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2024-11-04 发布于山东
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第32卷第6期上海金属Vol.32,No.6

2010年11月SHANGHAIMETALSNovember,20105

变形及热处理影响Zr-4合金显微组织的研究

李强刘仁多周邦新姚美意

(上海大学微结构研究重点实验室，上海200444)

【摘要】Zr-4合金样品经1020℃保温20min后水淬处理，形成了一些富集Fe和Cr的片层状β-Zr相(bcc结构),a=0.362nm。其中Fe含量约为3.65wt%,Cr含量约为0.61wt%,Sn含量约为1.57wt%。该β-Zr相经变形及580℃热处理后分解，形成α-Zr和细小的、带状分布的Zr(Cr,Fe)?第二相，所以Zr-4合金经β相水淬、变形及热处理后也可得到细小且分布较均匀的第二相。

【关键词】Zr-4合金变形热处理β-Zr显微组织

EFFECTOFDEFORMATIONANDHEATTREATMENTONTHEMICROSTRUCTUREOFZIRCALOY-4

LiQiangLiuRenduoZhouBangxinYaoMeiyi

(TheKeyLaboratoryforAdvancedMicro-Analysis,ShanghaiUniversity)

【Abstract】Somelamellarβ-Zr(bcc,a=0.362nm)richerinFeandCrwasdetectedinthequenchedZircaloy-4samplesafterheatingat1020℃for20min.ThecontentsofFe,CrandSninβ-Zrwereabout3.65wt%,0.61wt%and1.57wt%respectively.Thisβ-Zrwoulddecomposeintoα-ZrandfineribbonlikesecondphaseZr(Cr,Fe)?particlesafterdeformationandheattreatmentat580℃.SofineanduniformlydistributedsecondphaseparticlescouldbeobtainedintheZircaloy4alloythroughwaterquenchingfromβphase,deformationandheattreatment.

【KeyWords】Zircaloy-4,Deformation,HeatTreatment,β-Zr,Microstructure

目前大多数压水核反应堆的燃料包壳材料是Zr-4合金，通过优化加工及热处理过程，可以进一步提高其耐腐蚀性能[1-4]。在生产工艺上通过β相淬火后，经过多道次的冷轧及在800℃以下低温再结晶处理，来控制Zr-4合金中Zr(Cr,Fe)?

第二相的分布。微量Nb的添加可以提高锆合金的耐腐蚀性能[5],对于含Nb锆合金，通过变形及热处理则可以获得细小且均匀分布的β-Nb第二相，这是由于Nb的存在形成了稳定的β-Zr,β-Zr是在610℃以下热处理分解形成的[6];Zr-4合金是否也是通过类似的过程得到细小且均匀分布的Zr(Cr,Fe)?第二相，目前尚未有明确的报道。因此本文利用高分辨透射电镜等手段对这一问题进

行了研究。

1实验方法

Zr-4板材由西北有色金属研究院提供，合金成

分见表1。将尺寸约为8mm×150mm,厚1.2mm的锆合金片状样品，经酸洗(10%HF+45%HNO?+45%H?O体积比的混合酸)和水洗后，真空封装在石英管内，然后将试样加热到1020℃保温20min后淬入水中，同时敲碎石英管使样品迅速冷却，称之为β相水淬处理。将β相水淬处理后的样品冷轧成0.6mm厚的薄片，裁切成20mm×9mm的小片，经酸洗及水洗后，分组放置在石英管中，在真空(5×10-3Pa)中分别进行580℃×5h、650℃×2h的退火热处理，然