SPD技术对锆及锆合金力学行为影响研究现状

郑 勇，魏连峰,王 晶，李洪玉，郑云西，齐振佳，白力文

(1.中国核动力研究设计院 反应堆材料及燃料重点实验室,四川 成都 610041)(2.中国核动力研究设计院四所, 四川 成都 610041)

锆及锆合金具有非常低的热中子吸收截面，且硬度高、延展性好、耐腐蚀性优异，因此广泛应用于核技术领域，例如核反应堆一回路内的结构支撑部件、燃料板包壳、燃料棒包壳端塞等[1-3]。核反应堆的高燃耗及高可靠性是降低其运维成本及提高使用效率的有效方式，而常规锆合金的腐蚀、疲劳、吸氢及锆水反应制约了其进一步发展，因此对锆合金的综合性能提出了更高的要求[4]。其中对反应堆用锆合金影响较大的因素包括合金化、杂质成分、氢氧浓度、基体金属应力、冷却剂成分、快中子通量、表面状态及组织状态等因素[5-8]。当前大部分研究集中在锆合金氢化氧化腐蚀行为、织构对锆合金腐蚀性能的影响及合金成分设计对锆合金腐蚀性能的影响[9,10]。

霍尔佩奇公式指出多晶体的屈服强度与晶粒直径的-1/2次方成正比，即强度随着晶粒的细化(也就是晶界总面积的提高)而增大[11]。因此，获得超细晶乃至更细的甚至是纳米晶组织的材料是学术及工业界长期追求的目标。制备超细晶/纳米晶的方法有很多，包括惰性气体凝聚原位加压法、高能球磨法(MA)、非晶晶化法和剧烈塑性变形法[12-14]。剧烈塑性变形(severe plastic deformation，SPD)是一种新兴的塑性变形方法，通过该方法可使合金在变形过程中引入较大应变，可达到传统变形方法所达不到的各个位置真应变大于1的变形量。……