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锆-4合金在高压釜中腐蚀时氧化膜显微组织的演化

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核动力工程 2005年第4期26卷 364-371页

作者：周邦新李强姚美意刘文庆褚玉良上海大学材料研究所中国核动力研究设计院核燃料及材料国家重点实验室成都610041

用透射电镜、扫描电镜和扫描探针显微镜研究了锆-4样品在高压釜中(360℃/18.6MPa去离子水)腐蚀后氧化膜的断口形貌、氧化膜不同深度处的显微组织和晶体结构。结果表明:氧化膜生成时形成的压应力,使晶体中产生了许多缺陷,稳定了一些亚稳... 详细信息

用透射电镜、扫描电镜和扫描探针显微镜研究了锆-4样品在高压釜中(360℃/18.6MPa去离子水)腐蚀后氧化膜的断口形貌、氧化膜不同深度处的显微组织和晶体结构。结果表明:氧化膜生成时形成的压应力,使晶体中产生了许多缺陷,稳定了一些亚稳相,在氧化膜底层中有单斜、四方、立方晶体结构甚至非晶相存在;在氧化膜的中间层及表面层中,空位和间隙原子等缺陷发生扩散、湮没和凝聚,内应力发生弛豫,亚稳相转变成稳定的单斜结构;空位被晶界吸收形成了纳米尺寸的孔洞簇,弱化了晶粒间的结合力,在表面张力的作用下,晶粒逐渐成为球形;孔洞簇的形成并发展成裂纹,使氧化膜失去了原有良好的保护性,导致腐蚀转折,这是氧化膜的显微组织在腐蚀过程中发生演化后的必然结果。

关键词：锆-4合金腐蚀氧化膜显微组织

锆-4合金低周疲劳断口裂纹扩展能量及分形特征研究

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稀有金属材料与工程 2007年第2期36卷 264-268页

作者：任文伟李聪康戈文邱绍宇电子科技大学四川成都610054 中国核动力研究设计院四川成都610041

对锆-4合金低周疲劳裂纹扩展过程进行了探索性的研究。通过分析锆-4合金低周疲劳断口在裂纹扩展方向上能量及分形维数变化趋势,发现锆-4合金动态裂纹扩展中扩展期由3个阶段组成,每一阶段的能量和分形维数都不同。A-B段的能量最小,归一... 详细信息

对锆-4合金低周疲劳裂纹扩展过程进行了探索性的研究。通过分析锆-4合金低周疲劳断口在裂纹扩展方向上能量及分形维数变化趋势,发现锆-4合金动态裂纹扩展中扩展期由3个阶段组成,每一阶段的能量和分形维数都不同。A-B段的能量最小,归一化值为0～0.0156,A-B段的分形维数居中,在LL方向均值为2.2796,标准差为0.0277,在LH方向均值为2.4516,标准差为0.0592。D-E段能量远大于A-B段,归一化值为0.8754～0.9652,但分形维数最小,LL方向均值为2.2214,标准差为0.0131,LH方向均值为2.3477,标准差为0.0550。F-H(或G-H)段能量最大,归一化值达到1,同时分形维数也达到最大,LL方向均值为2.3414,标准差为0.0704,LH方向均值为2.5398,标准差为0.0263。最后,根据二次电子成像原理以及锆-4合金低周疲劳断口的形貌特征对此现象进行了初步分析。

关键词：锆-4合金裂纹扩展期能量分形维数

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锆-4合金高温高压水蒸气氧化行为

中南大学学报（自然科学版） 2013年第2期44卷 515-519页

作者：王志武宋涛武汉大学动力与机械学院湖北武汉730072

利用不连续称重法测定锆-4合金于330,400和500℃高温高压水蒸气氧化动力学曲线,并对氧化膜成分和物相进行分析。研究结果表明:实验温度下氧化动力学曲线符合yn=Kt+C的抛物线规律;氧化膜在沟壑位置形核逐渐覆盖表面,第2层氧化膜以片状开... 详细信息

利用不连续称重法测定锆-4合金于330,400和500℃高温高压水蒸气氧化动力学曲线,并对氧化膜成分和物相进行分析。研究结果表明:实验温度下氧化动力学曲线符合yn=Kt+C的抛物线规律;氧化膜在沟壑位置形核逐渐覆盖表面,第2层氧化膜以片状开始出现;氧化物主要是t-ZrO2和m-ZrO22种,低温时由于氧原子供应不足导致金属原子富余氧原子缺失的氧化物出现。

关键词：锆-4合金高温高压水蒸气氧化动力学曲线 t-ZrO2 m-ZrO2

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锆-4合金低周疲劳裂纹扩展图像特征分析

核动力工程 2007年第2期28卷 52-55页

作者：任文伟殷国富李聪陈玲邱绍宇四川大学制造学院中国核动力研究设计院核燃料及材料国家级重点实验室成都610041

对锆-4合金低周疲劳裂纹扩展过程分形特征和熵特征进行了初步的研究。通过分析锆-4合金低周疲劳裂纹扩展方向上分形维数和熵变化趋势,发现在裂纹扩展期,锆-4合金断口的分形维数和熵的变化有明显的分段性,并且4个方向的分段区间不相同。... 详细信息

对锆-4合金低周疲劳裂纹扩展过程分形特征和熵特征进行了初步的研究。通过分析锆-4合金低周疲劳裂纹扩展方向上分形维数和熵变化趋势,发现在裂纹扩展期,锆-4合金断口的分形维数和熵的变化有明显的分段性,并且4个方向的分段区间不相同。沿裂纹扩展方向,锆-4合金断口低频近似信号、垂直高频信号的复杂度逐渐降低,而水平高频信号、对角高频信号则在扩展期中期最复杂。

关键词：锆-4合金低周疲劳裂纹扩展期分形维数熵

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锆-4合金低周疲劳断口三维能量特征研究

四川大学学报（工程科学版） 2007年第4期39卷 94-97页

作者：任文伟殷国富李聪赵昆四川大学制造科学与工程学院四川成都610065 中国核动力研究设计院核燃料及材料国家级重点实验室四川成都610041 电子科技大学自动化学院四川成都610054

为了定量描述锆-4合金低周疲劳断口的疲劳特性,利用小波变换,研究了断口能量在三维空间的变化特征以及试样状态和加载方向对合金疲劳寿命的影响。结果表明在裂纹扩展期,沿裂纹扩展方向上,能量曲线都具有明显的阶段性;断口表面的形貌随... 详细信息

为了定量描述锆-4合金低周疲劳断口的疲劳特性,利用小波变换,研究了断口能量在三维空间的变化特征以及试样状态和加载方向对合金疲劳寿命的影响。结果表明在裂纹扩展期,沿裂纹扩展方向上,能量曲线都具有明显的阶段性;断口表面的形貌随裂纹扩展过程变化较大,在裂纹扩展的初始阶段断口形貌最粗糙,而在扩展期后期则比较平坦、光滑;在与裂纹扩展过程垂直的方向上,裂纹的能量远比周边基体能量大,表明锆-4合金疲劳裂纹的形貌明显比周边区域陡峭。进一步研究还发现,相同加载方向,渗氢试样的能量曲线位于无氢试样的上方,说明氢能改善Zr-4合金的疲劳性能,提高合金的疲劳寿命;对非渗氢态试样,根据能量曲线,R试样的低周疲劳寿命应大于T试样。但实验结果与之不符,说明仅仅根据能量曲线判别寿命长短还有一定的局限性。

关键词：锆-4合金能量曲线渗氢加载方向

铌离子注入锆-4合金的高压釜蒸汽腐蚀行为(英文)

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稀有金属材料与工程 2006年第1期35卷 34-38页

作者：薛祥义白新德周青山田振业清华大学材料科学与工程系北京100084 西北有色金属研究院陕西西安710016

本文研究了铌离子注入对锆-4合金在 400℃和500℃、10.3MPa高压釜中蒸汽腐蚀行为的影响。试验结果表明:铌离子注入能够改善锆-4合金抗 400℃和500℃高压蒸汽腐蚀性能,并且,比较而言对500℃蒸汽腐蚀性能提高的程度更为显著。为了理解铌... 详细信息

本文研究了铌离子注入对锆-4合金在 400℃和500℃、10.3MPa高压釜中蒸汽腐蚀行为的影响。试验结果表明:铌离子注入能够改善锆-4合金抗 400℃和500℃高压蒸汽腐蚀性能,并且,比较而言对500℃蒸汽腐蚀性能提高的程度更为显著。为了理解铌离子注入影响的机理,应用SEM、XRD、XPS等分析手段分析了氧化膜的形貌、相结构、注入元素的价态及组成。

关键词：锆-4合金铌离子注入蒸汽腐蚀

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β相水淬对锆-4合金耐腐蚀性能的影响

核动力工程 2000年第4期21卷 339-343,352页

作者：周邦新李强苗志上海大学材料研究所 200072 中国核动力研究设计院核燃料及材料重点实验室成都610041

研究了锆-4合金经β相水淬和重新经700℃-1h退火后的显微组织，以及在400℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能。β相水淬后得到非常细小的板条状晶粒，无第二相析出，晶粒内位错密度较高，还有残留的β-Zr（a=0．355mm），这种组织的耐腐蚀性能差... 详细信息

研究了锆-4合金经β相水淬和重新经700℃-1h退火后的显微组织，以及在400℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能。β相水淬后得到非常细小的板条状晶粒，无第二相析出，晶粒内位错密度较高，还有残留的β-Zr（a=0．355mm），这种组织的耐腐蚀性能差，易形成白色及灰白色氧化膜。重新经700℃、1小时退火后可得到两种显微组织，一种是扳条状晶粒发生粗化，在晶界上析出了Zr（Fe，Cr）2第二相，使耐腐蚀性能明显改善，得到黑色光亮的氧化膜。另一种是等轴大晶粒组织，这是再结晶后晶粒发生异常长大的结果，晶粒直径达到0．2～0．5mm，这种组织的耐疖状腐蚀性能很差，在400℃过热蒸汽中腐蚀时，形成了明显的疖状腐蚀斑。

关键词：锆-4合金热处理耐腐蚀性能核燃料元件焊接

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氧化薄膜对锆-4合金表面性能的影响

稀有金属材料与工程 2006年第4期35卷 647-650页

作者：张向宇白新德金兆熊周庆刚彭德全清华大学北京100084

为了研究氧化薄膜对Zr-4合金表面性能的影响,对样品分别进行了350℃和400℃各10min,15min,20min和25min氧化。结果发现,不同条件下氧化生成的样品表面呈现不同的颜色。小角掠射X射线衍射分析(GAXRD)表明,生成的氧化物为非化学计量的六... 详细信息

为了研究氧化薄膜对Zr-4合金表面性能的影响,对样品分别进行了350℃和400℃各10min,15min,20min和25min氧化。结果发现,不同条件下氧化生成的样品表面呈现不同的颜色。小角掠射X射线衍射分析(GAXRD)表明,生成的氧化物为非化学计量的六方相氧化锆。样品在0.5mol/L的H2SO4溶液中进行电化学试验发现,氧化后样品的耐电化学腐蚀性能有所提高。而用纳米压痕仪试验的结果表明,氧化后样品有较高的纳米硬度和较低的弹性模量,意味着氧化后样品可能有更好的耐磨性。400℃氧化样品对合金性能的提高优于350℃氧化样品。

关键词：锆-4合金氧化动电位极化纳米压痕

N^+离子注入对锆-4合金耐腐蚀性能的影响

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核技术 2005年第4期28卷 289-291页

作者：万千白新德刘晓阳清华大学工程物理系北京100084 清华大学材料科学与工程系北京100084

为了研究N+离子注入对锆-4合金耐腐蚀性能的影响,本文使用直线加速器产生的N+离子注入锆-4合金样品,通过对离子注入后样品电化学曲线的测量,分析不同剂量下N+离子注入对锆-4合金钝化电流密度的影响,同时使用透射电子显微镜分析注入层的... 详细信息

为了研究N+离子注入对锆-4合金耐腐蚀性能的影响,本文使用直线加速器产生的N+离子注入锆-4合金样品,通过对离子注入后样品电化学曲线的测量,分析不同剂量下N+离子注入对锆-4合金钝化电流密度的影响,同时使用透射电子显微镜分析注入层的微观结构。结果表明,随着注入剂量的提高(0—1×1016cm-2),样品钝化电流密度下降,耐腐蚀性能提高,其原因主要归结于样品表层由多晶结构到非晶结构的转变过程。

关键词：锆-4合金 N^+离子注入耐腐蚀性能