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High-temperature Oxidation Behavior of Zircaloy-4 and Zirlo in Steam Ambient

Hyung Hoon Kim Jun Ho Kim Jin Young Moon Ho Seong Lee Jeong Joo Kim Young Suck Chai

材料科学技术(英文)

The oxidation characteristics for Zircaloy-4 and Zirlo in the temperature range of 700−1200°C under steam supply condition were investigated by using a modified thermo-gravimetric analyzer. The specimens were oxidized for 3600 s at each temperature and then quenched in a furnace. The oxidation rate constants were measured from the weight gains to evaluate the oxidation behavior in Zircaloy-4 and Zirlo. The weight gain rates of Zirlo were lower than those of Zircaloy-4, leading to the low rate constants. The different oxidation behaviors between both cladding materials were considered to be due to the difference in their chemical compositions.

关键词: Zircaloy-4 , Zirlo , Oxidation

Zr-4合金氧化膜显微组织与疖状腐蚀机制研究

李强 , 杨艳平 , 黄昌军 , 徐龙 , 梁雪 , 彭剑超

稀有金属材料与工程

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

β相处理时冷却速率对Zr-4合金耐疖状腐蚀性能的影响

陈传明 , 周邦新 , 姚美意 , 苟少秋 , 张金龙 , 李强 , 梁雪

稀有金属材料与工程

利用静态高压釜腐蚀实验研究了β相处理时冷却速率对Zr-4合金板状样品在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中耐疖状腐蚀性能的影响.结果表明:β相处理时,随着冷却速率的降低,Zr(Fe,Cr)2第二相会明显沿α-Zr板条晶界上析出,降低了过饱和固溶在α-Zr中的Fe和Cr含量,使得样品经过冷轧和再结晶退火后的耐疖状腐蚀性能变差.对比研究了工业生产中Zr-4合金板材耐疖状腐蚀性能不均匀的样品,认为出现这种现象与板坯在进行β相淬火时,由于尺寸较大各处的冷却速率不均匀有关.

关键词: Zr-4 , β相热处理 , 显微组织 , 耐疖状腐蚀性能

Zr-4合金疖状腐蚀与晶粒取向的关系

陈传明 , 周邦新 , 徐龙 , 苟少秋 , 黄娇 , 张金龙 , 姚美意

稀有金属材料与工程

Zr-4大晶粒样品在高压釜中经过500℃/10.3 MPa过热蒸气腐蚀,研究了不同晶粒表面上氧化膜厚度与晶粒取向的关系.结果表明:样品腐蚀时氧化膜的生长表现出明显的各向异性特征,晶粒表面取向在(10(1)0)和(11(2)0)之间时,氧化膜生长速率最快,腐蚀3h后最先出现疖状腐蚀斑,当腐蚀时间延长至30 h时,晶粒表面的极点在反极图中间位置的那些晶粒表面上也逐渐产生疖状腐蚀斑,而晶粒表面取向在(0001)晶面附近时氧化膜生长速率最慢,即使腐蚀30 h也没有产生疖状腐蚀斑.结果表明:当第二相大小和分布以及Fe,Cr合金元素在a-Zr中的固溶含量相同的情况下,Zr-4合金的耐疖状腐蚀性能与样品表面的晶粒取向有着密切的关系.

关键词: Zr-4 , 疖状腐蚀 , 氧化膜生长各向异性 , 晶体取向

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