α+β两相区热处理对Zr-Sn-Nb合金微观组织和腐蚀性能的影响

贾玉振，戴 训，王朋飞，刘 鸿，彭 倩

(中国核动力研究设计院 反应堆燃料及材料重点实验室，四川 成都 610213)

锆合金由于高中子经济性、良好的耐腐蚀性能以及较好的辐照稳定性和力学性能，是目前核动力反应堆常用的包壳材料。Zr-Sn-Nb系合金具有较传统Zircaloys合金更优异的耐水侧腐蚀性能、抗辐照性能、抗蠕变及疲劳性能。近年来，我国也开发出了多种Zr-Sn-Nb系的新型高性能锆合金[1]。锆合金中Nb、Fe、Cr等主要合金元素的固溶度很小，在加工制造以及服役状态下存在大量第二相。第二相的存在会显著影响锆合金的晶粒长大行为、吸氢性能、耐腐蚀性能和力学性能[2-4]，因此锆合金中第二相的行为备受关注。锆合金中第二相的尺寸、结构、种类和热稳定性等都是近年来研究的重点[5-7]。目前，关于锆合金热处理方式、微观结构、第二相和耐腐蚀性能之间的关系，还不是十分清楚，需深入研究。

之前的研究[8-10]普遍认为，锆合金中的β-Zr第二相不利于锆合金的均匀腐蚀性能，因此，在锆合金的加工过程中，往往避免在α+β两相区温度下进行热加工，以防止残留的β-Zr恶化锆合金的腐蚀性能。但也有研究[11-12]表明，在α+β两相区温度下热加工形成的β-Zr分解后，锆合金的均匀腐蚀性能会得到一定程度改善。目前，关于锆合金中β-Zr分解对腐蚀行为的具体影响机制研究较少。

本研究拟在α+β两相区温度下对Zr-Sn-Nb合金进行热处理，并采用扫描电子显微镜(SEM)、高压釜、聚焦离子束(FIB)和原子力显微镜(AFM)等方法，对热处理后的Zr-Sn-Nb合金的微观结构、腐蚀性能和腐蚀后氧化膜形貌进行系统研究，分析α+β两相区温度下的热处理制度对锆合金中第二相演变和均匀腐蚀行为的影响。……