國產(chǎn)M5合金組織與性能研究.pdf

1、鋯合金具有獨(dú)特的耐腐蝕性能和良好的機(jī)械性能，常作為核燃料的包殼。在反應(yīng)堆堆芯中燃料包殼長(zhǎng)期處于高溫、高壓條件下，不僅受到機(jī)械力的作用，還有中子輻照的損傷，包殼內(nèi)外介質(zhì)的腐蝕，吸氫脆化等，因而鋯合金包殼管的組織和性能研究具有極其重要的意義。目前國內(nèi)外對(duì)Zr-2、Zr-4鋯合金包殼的組織與性能研究較為廣泛，但對(duì)N18、國產(chǎn)及法國產(chǎn)M5鋯合金包殼管研究報(bào)道尚少。本文對(duì)Zr-2、Zr-4、N18、國產(chǎn)M5（簡(jiǎn)記為GM5）和法國產(chǎn)M5（簡(jiǎn)記為FM

2、5）鋯合金包殼管的顯微組織、拉伸性能、爆破性能和腐蝕性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，重點(diǎn)比較GM5與FM5合金包殼管組織與性能的共性與差異，為實(shí)現(xiàn)核燃料包殼管的國產(chǎn)化提理論依據(jù)。研究結(jié)果如下：
　　 （1）N18、GM5和FM5鋯合金顯微組織研究結(jié)果顯示，GM5、FM5合金的晶粒細(xì)小，N18合金的晶粒較大。FM5、N18晶粒均勻度良好，GM5晶粒均勻度較差，三種材料的組織均為等軸晶粒基體上分布有析出粒子。FM5基體位錯(cuò)較少，GM5基體中有

3、大量位錯(cuò)纏結(jié)，N18基體中位錯(cuò)較少且析出粒子較大。
　　 （2）Zr-2、Zr-4、N18、GM5和FM5鋯合金包殼管室溫和400℃的軸向和環(huán)向拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，N18和Zr-2包殼管的強(qiáng)度較高，GM5和FM5包殼管的強(qiáng)度次之，Zr-4包殼管強(qiáng)度較低。Zr-4、GM5和FM5包殼管的塑性相比N18、Zr-2較好。
　　 （3）GM5和FM5鋯合金包殼管爆破試驗(yàn)結(jié)果表明，GM5包殼管室溫爆破強(qiáng)度與FM5包殼管爆破強(qiáng)度相當(dāng)，

4、鼓泡伸長(zhǎng)率無顯著差異。
　　 （4）N18、GM5和FM5鋯合金包殼管在400℃、10.5MPa水蒸氣中腐蝕試驗(yàn)結(jié)果顯示，三種包殼管的腐蝕速率和氧化層厚度無顯著差異。腐蝕過程初始數(shù)小時(shí)是快速線性腐蝕階段，隨后轉(zhuǎn)入慢速拋物線腐蝕階段，隨著腐蝕時(shí)間的加長(zhǎng)，腐蝕速率減慢。氧化層很薄，腐蝕498小時(shí)氧化層厚度僅有0.22～0.24μm。
　　 （5）室溫和400℃的軸向和環(huán)向拉伸斷口，宏觀上都是灰色纖維狀，微觀形態(tài)為韌窩，斷口都