α-Zr基体显微组织对新锆合金氧化膜的形成及其耐腐蚀性能的影响

本文通过静态高压釜实验研究了NZ2、NZ8两种含Nb锆合金在400℃/10.3MPa蒸汽中的腐蚀规律；透射电镜及中子衍射对两种新锆合金α-Zr基体的显微结构进行分析；X射线衍射法、拉曼光谱法研究了它们在400℃蒸汽中腐蚀后氧化膜的晶体结构。腐蚀规律研究表明：400℃蒸汽中，NZ2合金的耐腐蚀性能较NZ8的好；α-Zr基体的显微结构研究显示：NZ2合金第二相粒子主要包括C14型Zr(Fe,Cr)2和Zr(Fe,Cr,Nb)2两种类型，α-Zr基体中固溶的Nb含量低于平衡固溶度。NZ8合金中只发现了一种Zr-Fe-Nb第二相粒子，Nb元素过饱和存在于α-Zr基体。氧化膜晶体结构研究显示：转折前氧化膜由四方相和单斜相组成，转折时，氧化膜内部出现了立方相，立方相的形成与Nb的添加密切相关。氧化膜中四方相含量越高，锆合金的耐腐蚀性能越好。大量Zr-Fe-Nb第二相粒子以及α-Zr基体中过饱和的Nb含量增加了NZ8合金氧化膜局部体积膨胀，促进了裂纹的生成，加速了氧化膜内部四方相向单斜相的转变，从而使腐蚀加速，而α-Zr基体中低于平衡固溶度的Nb含量及少量Zr(Fe,Cr)2和Zr(Fe,Cr,Nb)2第二相粒子使NZ2合金耐腐蚀性能相对较好