中文摘要：

锆合金是核反应堆中一种重要的结构材料，用作核燃料包壳，在高温高压水中工作。锆与高温水反应生成氧化锆的同时放出氢，部分氢被锆吸收。由于氢化锆析出后使锆合金变脆，因而腐蚀和吸氢是锆合金应用中两个重要的问题。我们前期工作发现，Zr-4合金的吸氢行为与第二相的大小和多少密切相关，为了解释这种现象，提出镶嵌在基体中并分布在表层的Zr(Fe,Cr)2第二相，将是吸氢时的优先通道这种假设。采用改变加工工艺的办法，在Zr-2、Zr-4和Zr-Sn-Nb等不同锆合金中获得第二相大小、多少和分布不同的样品，研究这些因素对样品腐蚀时吸氢性能的影响；研究它们对样品在氢气中高温时吸氢动力学的影响，并与这些不同第二相单体物质的吸氢性能相比，将有可能弄清合金元素影响锆合金吸氢行为的机理，为优化锆材成型加工工艺，控制显微组织，并获得最佳的使用性能提供依据,也可为发展新锆合金时选择合金元素提供参考。

结论摘要：

采用改变加工工艺的办法，在Zr-4、Zr-2、N36和N18四种不同锆合金中获得第二相大小、多少和分布不同的样品，研究了这些样品在不同水化学条件下(400C蒸汽和360C/LiOH 水)腐蚀时的吸氢行为。结果表明腐蚀后不同样品的吸氢量与腐蚀增重之间并没有直接的对应关系，这说明合金成分、热处理制度对锆合金腐蚀时的吸氢行为有很大影响。第二相的种类、大小和多少的不同是引起腐蚀时吸氢行为差别的主要原因，这是因为镶嵌在金属/氧化膜界面处未被氧化的第二相可以作为吸氢优先通道的缘故。Ni、Cr 对锆合金腐蚀时吸氢行为的影响比Nb大得多，这说明如果添加的合金元素与锆形成的第二相是一种比锆更容易吸氢的物质，那它对锆合金腐蚀时的吸氢行为会产生显著影响。因此，在不影响耐腐蚀性能的前提下，这样的合金元素要尽量少加，并尽量减小这种第二相的尺寸，这对减少吸氢是非常有利的。这些结果可为开发新锆合金时选择合金元素提供参考，为优化锆材成型加工工艺，控制显微组织，并获得最佳的使用性能提供依据。水化学尤其是腐蚀温度对吸氢行为的影响非常大，这给我们的启示是在超临界水堆包壳用锆合金的开发中，吸氢问题应引起更大关注。