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zr-4合金的阳极氧化膜与高压釜预生膜对比研究

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稀有金属材料与工程 2006年第6期35卷 1002-1005页

作者：李娟白新德张岱岚清华大学北京100084

利用电化学极化曲线测量、氧化增重测量、往复式摩擦磨损实验,对分别通过阳极氧化和高压釜氧化生成的2种不同zr-4合金表面氧化膜的耐腐蚀、耐高温氧化和抗摩擦性能进行测试和对比评价。实验表明,2种氧化膜都有效地改善了zr-4合金的性能... 详细信息

利用电化学极化曲线测量、氧化增重测量、往复式摩擦磨损实验,对分别通过阳极氧化和高压釜氧化生成的2种不同zr-4合金表面氧化膜的耐腐蚀、耐高温氧化和抗摩擦性能进行测试和对比评价。实验表明,2种氧化膜都有效地改善了zr-4合金的性能(耐腐蚀,耐高温氧化等),它们对zr-4合金的改善程度相近。XRD,XPS,RBS,SEM等方法分析表明,阳极氧化膜厚度约1μm,分为疏松水合层和zrO2致密层2部分,zrO2由四方相和单斜相组成;高压釜预生膜厚度约0.9μm,分为最外H2O层、疏松水合层和zrO2致密层3部分,zrO2只以单斜相存在。研究结果为现行核工业中对zr-4合金的预处理方法提供了一个新的思路。

关键词： zr-4合金阳极氧化极化曲线

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zr-4合金热变形行为及物理本构模型

稀有金属材料与工程 2021年第2期50卷 525-530页

作者：冯瑞王克鲁鲁世强李鑫周璇钟明君南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对zr-4合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,对其热变形行为进行分析,综合考虑变形温度对Young’s模量和自扩散系数的影响,建立了zr-4合金基于应变耦合的物理本构模型。研究结果表明:合金的峰值应力对变... 详细信息

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对zr-4合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,对其热变形行为进行分析,综合考虑变形温度对Young’s模量和自扩散系数的影响,建立了zr-4合金基于应变耦合的物理本构模型。研究结果表明:合金的峰值应力对变形温度和应变速率敏感,峰值应力会随应变速率的增加或变形温度的降低而增大;基于应变耦合构建的物理本构模型能够较好地预测合金在热变形过程中的流变应力,其相关系数R为0.986,预测值偏差在10%以内的数据点占93.2%,平均相对误差为6.3%。

关键词： zr-4合金热变形行为应变耦合物理本构模型

zr-4合金管电子束焊接瞬态温度场和应力场的数值模拟

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稀有金属 2016年第7期40卷 660-665页

作者：夏胜全何建军窦政平王巍贾建平中国工程物理研究院四川绵阳621900

zr-4合金广泛用作大多数压水堆和反应堆的燃料包壳材料,因此针对其焊接的研究有非常重要的现实意义。论文采用数值模拟方式研究zr-4合金电子束焊接的瞬态过程,采用双椭球热源模型,结合接触及辐射等边界条件,采用变密度六面体网格,耦合... 详细信息

zr-4合金广泛用作大多数压水堆和反应堆的燃料包壳材料,因此针对其焊接的研究有非常重要的现实意义。论文采用数值模拟方式研究zr-4合金电子束焊接的瞬态过程,采用双椭球热源模型,结合接触及辐射等边界条件,采用变密度六面体网格,耦合温度场和应力场,建立了zr-4合金管电子束焊接的有限元瞬态数学模型,采用自适应时间步,计算了zr-4合金管真空电子束焊接的三维瞬态温度场和应力场。数值模拟结果表明:在电子束功率相对较小的条件下,焊缝深宽比较小,采用双椭球热源模型进行数值模拟,所获熔池形状与实验所得焊缝成形吻合良好,证明了该数学模型的合理性,从而可为制定实际焊接工艺提供理论指导。在所设定的计算条件下,筒盖和筒体均变形均匀,主要表现形式为沿径向突出,且筒盖变形大于筒体,和实际焊接现象基本一致;焊后最大整体变形约0.02 mm。

关键词： zr-4合金电子束焊接温度场应力场

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zr-4合金的微弧氧化研究

稀有金属材料与工程 2003年第8期32卷 658-661页

作者：张岱岚白新德陈宝山刘芳言伍志明清华大学北京100084 建中化工公司四川宜宾644000

利用微弧氧化技术,以NaOH为电解液,对zr-4合金进行微弧表面处理,以改善抗腐蚀性能和耐磨损性能。通过电化学极化曲线测量、往复式摩擦磨损实验对zr-4合金的抗腐蚀性能、耐磨损性能进行测试和评价。研究结果表明上述性能与基体相比有显... 详细信息

利用微弧氧化技术,以NaOH为电解液,对zr-4合金进行微弧表面处理,以改善抗腐蚀性能和耐磨损性能。通过电化学极化曲线测量、往复式摩擦磨损实验对zr-4合金的抗腐蚀性能、耐磨损性能进行测试和评价。研究结果表明上述性能与基体相比有显著提高。利用SEM观察zr-4合金微弧氧化膜厚约60μm,氧化膜分为疏松层和致密层两部分,致密层约占总厚度的1/4,与基体结合紧密。XRD分析表明微弧氧化膜由四方相和单斜相二氧化锆组成。

关键词： zr-4合金微弧氧化阳极火花沉积电介击穿

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zr-4合金表面变形纳米结构TEM研究

稀有金属材料与工程 2009年第3期38卷 506-509页

作者：张喜燕朱玉涛叶林凤刘庆李聪邱绍宇李中奎重庆大学重庆400045 广西大学广西南宁530004 中国核动力设计研究院四川成都610041 西北有色金属研究院陕西西安710016

利用透射电镜对zr-4合金表面进行高能喷丸处理所致纳米结构的微观组织演变特征进行了研究。结果表明,经过喷丸处理变形后,zr-4合金表面形成一层平均晶粒尺寸为几纳米至十几纳米的致密纳米层,随着离表面距离的增加,晶粒尺寸也不断增加。... 详细信息

利用透射电镜对zr-4合金表面进行高能喷丸处理所致纳米结构的微观组织演变特征进行了研究。结果表明,经过喷丸处理变形后,zr-4合金表面形成一层平均晶粒尺寸为几纳米至十几纳米的致密纳米层,随着离表面距离的增加,晶粒尺寸也不断增加。通过对zr-4合金的变形行为以及微观结构组织演变的观察和分析,探讨了纳米晶的形成机制。

关键词： zr-4合金表面纳米化透射电镜

zr-4合金与H13模具钢的界面换热行为研究

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稀有金属材料与工程 2019年第5期48卷 1579-1583页

作者：倪嘉王练张志豪谢建新北京科技大学新材料技术研究院北京100083 材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 国核宝钛锆业股份公司陕西宝鸡721013

测定了界面有、无玻璃润滑剂条件下zr-4合金和H13模具钢的界面接触温度随接触时间的变化曲线,在此基础上分析了界面换热特征,获得了界面换热系数随初始界面温度变化的函数式。结果表明,玻璃润滑剂可有效减缓zr-4合金与H13钢的界面传热,... 详细信息

测定了界面有、无玻璃润滑剂条件下zr-4合金和H13模具钢的界面接触温度随接触时间的变化曲线,在此基础上分析了界面换热特征,获得了界面换热系数随初始界面温度变化的函数式。结果表明,玻璃润滑剂可有效减缓zr-4合金与H13钢的界面传热,当zr-4合金和H13钢的初始界面温度分别为700和470℃时,有玻璃润滑剂时zr合金表面温度达到稳定的时间约为16.3 s,该时间段内相应的界面换热系数随实验时间的延长由226 W/(m^2·℃)增大到2166W/(m^2·℃),无润滑剂时zr合金表面温度达到稳定的时间约为7.7 s,该时间段内界面换热系数由250W/(m^2·℃)增大到2700 W/(m^2·℃)。采用本研究确定的换热系数随温度变化的关系式进行热交换模拟可以获得较高的模拟精度,模拟与实验结果的最大误差约为4.5%。

关键词： zr-4合金模具钢界面换热系数玻璃润滑剂

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zr-4合金中氢化物析出的TEM研究

稀有金属材料与工程 2016年第1期45卷 97-101页

作者：窦娜娜宋西平杨云赵超李如峰北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

利用透射电镜(TEM)研究了zr-4合金吸氢后析出氢化物的类型、形貌及其位相关系。结果表明,随着吸氢量的增加,zr-4合金中依次析出了δ-zr H_(1.6)及ε-zr H_(1.8)氢化物。δ氢化物主要以板条状从α-zr基体上析出,二者的取向关系为(0001)α... 详细信息

利用透射电镜(TEM)研究了zr-4合金吸氢后析出氢化物的类型、形貌及其位相关系。结果表明,随着吸氢量的增加,zr-4合金中依次析出了δ-zr H_(1.6)及ε-zr H_(1.8)氢化物。δ氢化物主要以板条状从α-zr基体上析出,二者的取向关系为(0001)α//(001)δ,[20]α//[110]δ。ε氢化物以针状形貌从δ氢化物中析出,析出的ε氢化物的密排面(1)与δ氢化物的密排面(1)平行,二者的取向关系为(1)δ//(1)_ε,[12]_δ//[011]_ε。高分辨观察进一步表明,δ-zr H_(1.6)及ε-zrH_(1.8)氢化物的晶格点阵均出现了严重的扭曲变形,说明相变存在较大的应力集中。

关键词： zr-4合金氢化物 TEM 位相关系

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zr-4合金表面氧化膜的电化学阻抗谱特征

稀有金属材料与工程 2010年第12期39卷 2165-2168页

作者：钟祥玉杨波李谋成姚美意周邦新沈嘉年 Shanghai Univ Inst Mat Shanghai 200072 Peoples R China

电化学阻抗谱是分析锆合金表面氧化膜结构及其演化行为的有效方法。利用10%HCl溶液研究了锆合金在400℃,10.3MPa过热蒸汽中腐蚀后的表面氧化膜电化学阻抗行为。结果表明:锆合金过热蒸汽腐蚀初期表面氧化膜的阻抗谱为单一容抗弧,随着腐... 详细信息

电化学阻抗谱是分析锆合金表面氧化膜结构及其演化行为的有效方法。利用10%HCl溶液研究了锆合金在400℃,10.3MPa过热蒸汽中腐蚀后的表面氧化膜电化学阻抗行为。结果表明:锆合金过热蒸汽腐蚀初期表面氧化膜的阻抗谱为单一容抗弧,随着腐蚀进行而演变为双容抗弧。氧化膜表现为双层膜结构特征。氧化膜阻挡作用的降低是锆合金过热蒸汽腐蚀发生转折的一个原因。锆合金中第二相粒子对氧化膜阻抗谱及合金耐蚀性有较大影响。

关键词： zr-4合金表面氧化膜电化学阻抗谱阻抗谱特征 Steam Oxide Film Characterization 锆合金过热蒸汽蒸汽腐蚀氧化膜结构第二相粒子演化行为膜阻抗弧结构特征合金表面腐蚀初期双层膜耐蚀性

zr-4合金氧化膜显微组织与疖状腐蚀机制研究

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稀有金属材料与工程 2013年第9期42卷 1814-1819页

作者：李强杨艳平黄昌军徐龙梁雪彭剑超上海大学上海200444

经过不同热处理后的几种zr-4合金样品,在550℃/25 MPa超临界水中腐蚀时都不同程度地发生了疖状腐蚀。用扫描电镜研究了氧化膜的显微组织。提出zr-4合金发生疖状腐蚀的机制:zr-4合金腐蚀生成的部分氧化膜具有微孔和微裂纹少、比较致密的... 详细信息

经过不同热处理后的几种zr-4合金样品,在550℃/25 MPa超临界水中腐蚀时都不同程度地发生了疖状腐蚀。用扫描电镜研究了氧化膜的显微组织。提出zr-4合金发生疖状腐蚀的机制:zr-4合金腐蚀生成的部分氧化膜具有微孔和微裂纹少、比较致密的特性,生长到一定程度后,在应力作用下,局部薄弱区发生平行于O/M界面的开裂并不断扩大,造成表层氧化膜破裂,腐蚀介质水进入裂纹中,形成有效的供氧源,使局部腐蚀加速,发生不均匀腐蚀,这种不均匀腐蚀在适当条件下发展成疖状腐蚀。氧化膜局部产生了可向O/M界面提供充足氧的直接供氧源,是引发锆合金产生疖状腐蚀的最密切因素。所有与发生疖状腐蚀有关的其它因素,如合金元素、第二相的大小和分布、氧化膜生长各向异性等,都是通过对氧化膜相关性质的影响而发生作用。

关键词： zr-4合金疖状腐蚀氧化膜显微组织