文献类型：会议

作　　者：廖京京 张君松 杨忠波 彭倩 邱绍宇 李正操 冉广

作者单位：中国核动力研究设计院反应堆燃料与材料重点实验室 清华大学材料科学与工程学院先进材料重点实验室 厦门大学能源学院 清华大学工程物理系技术物理研究所

会议文献：第十届全国腐蚀大会摘要集

会议名称：第十届全国腐蚀大会

会议日期：20191024

会议地点：中国江西南昌

出版日期：20191200

学会名称：中国腐蚀与防护学会

语　　种：中文

摘　　要：锆合金是核反应堆燃料用包壳材料及结构材料。腐蚀是影响锆合金服役性能的主要因素。腐蚀过程中在锆合金表面生成的氧化膜引起了人们的广泛关注,而其中垂直于金属/氧化膜界面的裂纹对于锆合金腐蚀转折过程极为重要,但目前对垂直裂纹的研究却很少。本研究系统地研究了垂直裂缝的存在、特征及成因。氧化膜分别由高铌(1.3wt.%Nb)和低铌(0.15wt.%Nb)锆合金在400oC/10.3MPa高温蒸汽和360oC/18.6MPa的模拟电站水中(3.5ppmLiOH+1000ppm H3BO3)腐蚀一定时间得到。结果显示人为缺陷和加工缺陷(如凹坑、流线和压痕)是垂直裂纹产生的偏好位置。所有裂纹均在缺陷位置的金属尖锐凸起处(金属脊)发现。借此提出在金属脊处氧化物的最外侧会产生较大的平面拉应变,从而引起垂直裂纹。故而应注意包壳的制造质量。在腐蚀转折前的氧化膜中观察到了两种垂直裂纹。初始垂直裂纹具有孤立窄裂口、裂口周围无沉积颗粒、裂纹穿透深度有限、裂尖前方有沿晶孔隙等特点。另一种是彻底贯穿的垂直裂缝。它们以沿晶路径穿过整个氧化物厚度,裂纹尖端位于金属基体中。裂纹尖端周围金属被氧化。它们有宽大的裂纹口,裂纹口常有含铁和含铜的沉积颗粒装饰。在转折中的氧化膜内,发现每个转折后的局部区域都发现了明显的垂直裂纹,作为腐蚀介质向破坏界面的渗透路径。当垂直裂纹深入金属时,界面处的局部四方二氧化锆层将消失。由于贯穿的垂直裂纹总是会出现,上述结果表明,它们是诱发腐蚀转折的必要结构,但并非主导结构。界面位置横向裂纹带和氧化物晶粒形态的转变是决定何时发生腐蚀转折的主导因素。

关 键 词：氧化锆 垂直裂纹  位置偏好  沿晶开裂  腐蚀沉积  

分 类 号：TG178] TL341]