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Creep-induced redistribution of alloying elements in CZ1 zirconium alloys

Journal of Materials Science & Technology 2024年第6期173卷 31-44页

作者： W.T.Lin Q.Y.Lv D.Jiao L.B.Zhang J.Tan G.Sha J.Hu China Nuclear Power Technology Research Institute Shenzhen 518026China School of Material Science and Engineering Nanjing University of Science and TechnologyNanjing 210094China

Introducing minor alloying elements is an effective strategy to improve the corrosion and mechanical properties of zirconium alloys for nuclear *** in-reactor service,external environment and stress can affect the distribution of alloying elements,substantially changing the degradation process of zirconium *** date,there is a lack of in-depth understanding of the interaction between creep and microchemistry ***,we conducted systematic transmission electron microscopy(TEM)and atom probe tomography(APT)investigations to address creep-induced redistribution of alloying elements in CZ1(Zr-Sn-Nb-Fe-Cr-Cu)zirconium alloy with different initial ***,Fe,Sn,and Cu are found to co-segregate at grain *** higher the intermediate annealing temperature,the larger the Gibbsian interfacial excesses of solute elements *** further demonstrate that creep can reduce the excess value of Fe at grain boundaries due to the coarsening of Zr-Fe-Cr second phase particles via grain boundary and dislocation pipe *** the same time,the excess value of Sn is increased by diffusing from the matrix to grain ***,Cu as a minor element in the concentration range of 0.05-0.3 wt.%is found to segregate at dislocations to form the Cottrell atmosphere and develop Cu-rich nanoclusters for suppressing dislocation *** new understanding of the segregation and clustering of minor alloying elements provides guidance for developing zirconium alloys with enhanced creep resistance.

关键词： Zirconium alloy Thermal creep Grain boundary segregation dislocation segregation Cu-rich nanoclusters

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