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Zr-4合金在LiOH溶液中的微动损伤机理: 2025年; 在研制的多功能微动磨损试验机上开展了锆合金在LiOH腐蚀溶液(0.01 mol/L)中的微动磨损实验,实验材料选用核燃料包壳管常用材料Zr-4合金。实验结束后采用光学显微镜(OM)、白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDX)等设备对磨痕形貌、磨屑成分等进行分析表征,揭示锆合金在LiOH腐蚀溶液(0.01mol/L)中的微动损伤机理。结论如下:随着位移幅值的增大,锆合金在LiOH溶液中的微动运行逐渐由部分滑移区向混合区和滑移区转变;稳态摩擦系数随着位移幅值的增大而增大;微动运行在部分滑移区时,微动损伤以轻微粘着磨损和塑性变形为主,混合区微动损伤以粘着磨损、腐蚀磨损和塑性变形为主,滑移区微动损伤以磨粒磨损、腐蚀磨损和剥层磨损为主。; 张晓宇史义超袁新璐蒲超姜成柯希京张渝; 关键词：微动磨损锆合金

一种第三代改进型Zr-4合金及其制备方法和应用: 本发明属于锆合金材料技术领域，涉及第三代改进型Zr‑4合金及其制备方法和应用。该合金包括：Sn 0.85％～1.50％，Fe 0.18％～0.24％，Cr0.07％～0.13％，O 0.09％～0.16％，W 0.002...; 惠泊宁李宇力周军严宝辉刘海明唐荣涛曹康琪李新意杨锋李帆谢梦李维敏田航梁伟尚筱迪孙涛涛

1000和1100℃下多弧离子镀Cr涂层Zr-4合金的高温蒸气氧化行为: 2024年; Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本工作旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为,采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品,在1000和1100℃水蒸气环境中开展高温氧化实验,采用高精度天平获得样品氧化增重,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)测试分析样品的表面与截面微观形貌、元素分布、物相及Cr-Zr扩散层厚度。结果显示,多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量尺寸不等的大颗粒,Cr涂层沿着(110)晶面择优生长。高温蒸气单位面积氧化增重与时间近似遵循抛物线规律,1100℃的蒸气氧化速率明显高于1000℃,相同温度下Cr涂层Zr-4合金的氧化速率低于无涂层Zr-4合金。高温蒸气氧化后,样品表面生成晶须状氧化物,且氧化物间存在大量微孔。在1100℃高温蒸气氧化3和4 h后,样品表面被氧化生成蠕虫状的团状物。样品截面呈层状结构,由外向内分别为Cr_(2)O_(3)层,Cr涂层,Cr-Zr扩散层,α-Zr(O)层(ZrO_(2)层)。但表面Cr_(2)O_(3)层的厚度并不是随着氧化时间的增加而同步增加的,而Cr-Zr扩散层的厚度随氧化温度和氧化时间的增加而增大,且与氧化时间基本呈线性关系。因此,采用多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金在1000和1100℃下表现出良好的抗高温蒸气氧化性能。; 刘世宏肖魏魏罗彪黄景昊邹树梁刘义龙任峥豪; 关键词：氧化速率多弧离子镀

采用Nb中间层扩散连接Zr-4合金接头界面组织与性能: 2024年; 为提高Zr-4合金扩散焊接头强度,降低有效连接温度,采用不同厚度的Nb中间层在760℃/30 min/7 MPa条件下扩散连接Zr-4合金,分析了Nb中间层的加入及其厚度对接头界面组织和性能的影响.结果表明,在扩散连接过程中,界面处Zr和Nb原子相互扩散形成由(Zr,Nb)固溶体构成的扩散层,且扩散层厚度随着中间层厚度的增加基本不变,靠近Nb侧的扩散层中观察到Zr(Cr,Fe)_(2)和Zr(Fe,Nb)_(2)第二相的生成.在760℃条件下,Zr-4合金直接扩散焊接头抗拉强度仅为75MPa,存在大量未连接区域,添加Nb中间层可显著提高界面结合率,接头抗拉强度达到450 MPa,接头抗拉强度和断后伸长率随着Nb中间层厚度的增加稍有下降,在添加20μm中间层时最大,分别为450 MPa和13.1%,且断裂位置由Zr-4合金基体(20μm)转变为界面扩散层(50μm和80μm).Zr-4合金扩散焊接头在经历400℃,10.3 MPa的过热蒸气腐蚀后,扩散层发生明显腐蚀现象,腐蚀深度最大达到108.39μm,接头抗拉强度和断后伸长率下降至415 MPa和5.1%,断裂位置在连接界面处,断口中发现Zr(Fe,Nb)_(2)相.; 王瑞萍肖宗林杨旭王泽明王颖杨振文; 关键词：扩散焊 ZR-4合金

成品退火工艺对Zr-4合金管材显微组织和力学性能的影响被引量：1: 2024年; 通过金相、室温拉伸、室温爆破、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)试验研究了不同成品退火工艺对Zr-4合金包壳管显微组织和室温力学性能的影响。结果表明,在480~525℃的温度范围内,Zr-4合金管处于去应力再结晶的中间状态,并随退火温度的升高或退火时间的延长,轧制变形组织向基本再结晶组织转变,再结晶程度逐渐提高,最大晶粒尺寸呈增大趋势,平均晶粒尺寸变化规律不显著;不同退火工艺管材均析出密排六方结构的Zr(Fe,Cr)_(2)和立方结构的ZrFe_(2)两种第二相粒子,Zr(Fe,Cr)_(2)第二相粒子尺寸差异较大且数量占比大,ZrFe_(2)第二相粒子尺寸较小且数量占比小,第二相粒子尺寸随退火温度的升高或保温时间的延长逐渐增大,但第二相结构未发生变化;室温拉伸及爆破强度随退火温度的升高或保温时间的延长呈降低趋势,拉伸断后伸长率和爆破周向延伸率呈增大趋势,变化趋势随管材再结晶程度的不断提高而逐渐变缓,呈非线性变化。; 渠静雯李博帅张海芹石明华陈秋羽李洁王曦; 关键词：成品退火显微组织力学性能第二相粒子

Zr-4合金疲劳裂纹扩展试验及仿真研究: 2024年; 为了准确获得Zr-4合金的疲劳裂纹扩展参数及剩余疲劳寿命,进行了3组紧凑拉伸试验(CT),用Paris公式表征裂纹扩展速率。基于Franc3d和Abaqus的联合仿真验证试验数据的有效性。在确保了扩展参数准确的基础上,探讨了裂纹融合间距对Zr-4合金包壳管剩余疲劳寿命的影响。结果表明:CT试验裂纹扩展路径与联合仿真获得的裂纹路径一致,且模拟结果和理论结果的最大偏差为6.7%,得到裂纹扩展参数C=1.376×10^(10)、m=2.3787;两裂纹半径相同时,间距变化对剩余疲劳寿命无影响,裂纹融合时中间部分的应力强度因子出现较大突变,且大于两侧的应力强度因子。; 董云桥甘旭文舒凌宏; 关键词：ZR-4合金疲劳裂纹扩展联合仿真剩余寿命预测应力强度因子

加工工艺对Zr-4合金管材腐蚀性能影响: 2024年; 采用Zr-4合金Φ63.5 mm×10.92 mm管坯,在不同轧制工艺下,即不同轧制Q值和累积退火参数下制备管材,对比了管材耐疖状腐蚀性能和长期耐均匀腐蚀性能,结果表明:累积退火参数在0.96×10^(-18)~1.17×10^(-18) h时,第二相颗粒尺寸在70~90 nm的范围内,第二相颗粒尺寸随着累积退火参数降低而减小,可在一定程度上改善Zr-4合金管材耐疖状腐蚀性能;轧制中间道次Q值从0.687提升至1.0以上时,管材径向织构因子增大,耐疖状腐蚀性能显著提升;在上述工艺参数范围内,管材长期耐均匀腐蚀性能无明显变化。; 徐文征罗倩倩李小影高博; 关键词：ZR-4合金 Q值显微组织

Cr涂层对Zr-4合金蠕变行为的影响: 2024年; 报道化学气相沉积Cr涂层对Zr-4合金蠕变性能的影响以及Cr涂层在服役温度下的热稳定性。利用扫描电镜、电子探针显微分析和电子背散射衍射研究样品的显微组织。结果表明:样品Zr-4基体中晶粒呈等轴状,存在明显的<0001>//ND织构。蠕变后涂层样品的Zr-4合金基体中亚晶界数量明显低于无涂层样品Zr-4合金基体中亚晶界数量,表明Cr涂层显著降低了Zr-4合金基体在蠕变过程中承载的应力,提高了合金的抗蠕变性能。Cr涂层在长时间扩散实验中保持高稳定性。涂层在高蠕变应力下(350℃时不小于157 MPa,400℃时不小于137 MPa)出现裂纹。系统总结蠕变断裂的数据,得到了关于稳态蠕变速率与蠕变断裂时间的Monkman-Grant关系式。; 左鼎杜沛南罗威陈寰王昱韦天国张瑞谦刘会群; 关键词：ZR-4合金蠕变行为显微组织热稳定性

Fe+Cr及Si含量对Zr-4合金耐腐蚀性能的影响: 2024年; 为了优化国产Zr-4合金的耐腐蚀性能,在420℃、10.3 MPa的高温高压水蒸气加速腐蚀条件下,研究了合金元素Fe+Cr以及杂质元素Si对国产Zr-4合金耐腐蚀性能的影响。结果表明:在美国材料实验学会(ASTM)规定的Fe+Cr含量范围内(0.28 wt%~0.37 wt%,wt%表示质量分数),Fe+Cr含量越高,析出的第二相数目越多、尺寸越大,越有利于材料耐腐蚀性能提升。在420℃水蒸气中腐蚀126 d后,当Fe+Cr含量从0.28 wt%增加到0.37 wt%时,Zr-4合金的腐蚀增重降低约30%。Zr-4合金在1100℃淬火时,当Si含量低至10 mg/kg时,形成粗大的平行板条结构;而增加Si含量到100 mg/kg后,析出的细小Zr_(3)Si为α相提供形核位置,使得组织中出现网篮结构和细小的平行板条结构。网篮结构能促使组织中第二相分布更均匀弥散,因此,高Si含量的Zr-4合金表现出更优良的耐腐蚀性能。; 岳慧芳庞华高博高士鑫罗倩倩赵艳丽蒋有荣; 关键词：ZR-4合金 SI含量耐腐蚀性能

Zr-4合金表面Cr涂层长期水腐蚀行为研究: 2024年; 采用等离子增强物理气相复合沉积技术在Zr-4合金包壳管材外表面制备Cr涂层,在360℃水中采用高温高压釜对Cr涂层Zr-4合金开展300天的长期耐腐蚀性能研究。研究结果表明:Cr涂层致密且与基体结合良好,涂层内无裂纹、孔洞等缺陷;经300天腐蚀后,对比试样Zr-4表面生成约6μm氧化层,而Cr涂层管材表面生成的纳米级超薄Cr2O3钝化层可阻碍O原子向基体扩散,大幅度提升了锆合金包壳材料的耐腐蚀性能。同时,Cr在中性氧化性水质中将以HCrO4-离子的形式释放于水中,腐蚀300天后,Cr涂层厚度由原来的15μm减薄为6.2μm;半涂层Zr-4管材腐蚀300天后,涂层区与非涂层区界面处生成的ZrO2氧化层厚度约为6.1μm,与对比试样Zr-4管材生成的氧化层厚度相当,Cr和基体Zr-4之间不存在电化学加速腐蚀;Cr涂层试样的腐蚀吸氢约为对比试样Zr-4的1/2,Cr涂层包壳中氢化物的析出明显减少,有利于包壳性能提升。; 岳慧芳王彦峰庞华高士鑫耿娟娟; 关键词：吸氢

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