锆合金组织超细化处理对抗腐蚀性能的影响-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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锆合金组织超细化处理对抗腐蚀性能的影响

项目名称：锆合金组织超细化处理对抗腐蚀性能的影响
项目类别：地区科学基金项目
批准号：50461001
申请代码：E0113
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2005-01-01-2007-12-31

项目负责人：张喜燕
负责人职称：教授
依托单位：广西大学
批准年度：2004

中文摘要：

目前锆合金使用状态下基体组织的晶粒尺寸至少在几个微米以上，析出相尺寸一般在数百纳米。而当对锆合金组织进行超细化处理，使基体组织晶粒尺寸在100-1000nm范围，比如200-500nm时，这种超细组织的细观结构特征、第二相的尺寸形态分布以及耐腐蚀性能究竟如何还不清楚。本课题的目的就是研究Zr-4、Zr-Sn-Nb合金组织超细化处理后对腐蚀行为的影响，研究内容包括合金超细晶化变形处理所导致的结构演变规律，晶粒尺寸与抗腐蚀性能之间的关系，组织微观结构与缺陷形式、第二相溶解析出尺寸分布形态和界面特征，腐蚀过程中合金组织和氧化层内的空位缺陷、价电子状态的差别与演化等，并与锆合金常规组织进行对比，初步探明锆合金超细晶组织腐蚀行为特点、影响因素和规律。本课题研究将拓展核材料领域的研究内容，并有助于高性能核燃料包壳材料新工艺的开发。

中文主题词：纳米结构金属；锆合金；腐蚀；核材料；晶界

英文摘要：

nanocrystalline metal; zircalo

英文主题词： nanocrystalline metal; zircalo

结论摘要：

本课题对纳米结构锆合金高温腐蚀行为特点、结构演变、影响因素和规律进行了系统研究。反应堆堆外压釜腐蚀考验结果表明，纳米结构锆合金具有良好的超越普通粗晶组织的抗腐蚀性能。基于电子理论和电子交互作用研究，建立了纳米结构锆金属腐蚀速率-晶粒尺寸关系模型，并初步与实验结果进行了对比，符合较好。提出了纳米结构和超细晶组织腐蚀机理。根据该机理，纳米结构的腐蚀机理不同于普通粗晶组织的腐蚀机理。因此不能用在普通粗晶组织腐蚀中起主要作用的晶间腐蚀机理解释纳米结构金属腐蚀行为。由于纳米组织中的晶粒尺寸效应，电子行为受到限制，晶粒尺寸减小晶界增多，将提高金属的抗腐蚀性能，这种情况和普通粗晶组织中晶界的影响规律相反。同时，纳米化处理改变了合金腐蚀过程中氧化膜中氧的浓度梯度分布，改善了金属/氧化物界面结构以及膜中应力状态，延迟了氧化膜中的结构转变，从而导致了氧化动力学进程的滞后效应；这些研究结果将有助于澄清目前对关于纳米结构金属腐蚀行为和晶界影响的认识误区和矛盾。

成果综合统计