Zr-4合金管與Incone1718沖擊磨損性能及損傷機(jī)理研究.pdf

1、Zr-4合金是水冷動(dòng)力堆燃料棒的包殼材料，燃料包殼管在工作過程中會(huì)受到復(fù)雜內(nèi)外壓力的影響，產(chǎn)生的壓力差致使包殼管的微幅振動(dòng)，微幅振動(dòng)問題是影響核反應(yīng)堆包殼管使用壽命的主要因素之一。本文通過模擬沖擊磨損試驗(yàn)來揭示Zr-4合金包殼管損傷機(jī)理，為研究流質(zhì)振動(dòng)引發(fā)的沖擊磨損損傷失效問題提供一定理論支持，因此本文研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用JDTRI-50沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，研究了核電燃料棒包殼管材Zr-4合金的沖擊磨損性能及損傷

2、機(jī)理。Zr-4合金管試件與Inconel718鎳合金平板配副，分別在干態(tài)和水介質(zhì)中，選擇沖擊頻率為10 Hz，沖擊載荷分別為10N、20N和40N，沖擊次數(shù)為0.5×105至10×105，進(jìn)行沖擊磨損試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后采用光鏡(OM，型號(hào):OLYMPUS-BX60M)、JSM-7001F型掃描電子顯微鏡(SEM)、Contour GT光學(xué)輪廓儀、電子能譜儀(EDX)對(duì)磨痕形貌進(jìn)行微觀分析。結(jié)果表明:
　　(1)載荷增大，沖擊次數(shù)增加

3、，試件Zr-4合金管沖擊接觸面積和深度逐漸增大，沖擊損傷加劇。
　　(2)荷載一定時(shí)，沖擊次數(shù)增加，損傷面磨屑含氧量經(jīng)歷較快增長、增速放緩以及基本穩(wěn)定的變化過程。
　　(3)較大載荷和沖擊次數(shù)下，隨著沖擊次數(shù)持續(xù)增加，沖擊磨損的損傷機(jī)理主要表現(xiàn)為塑性變形、磨損氧化和疲勞剝落的逐次出現(xiàn)、相互轉(zhuǎn)換和協(xié)同作用。
　　(4)干態(tài)和水介質(zhì)中的沖擊磨損機(jī)理有明顯差異。干態(tài)條件下，Zr-4合金包殼管表面的沖擊損傷以疲勞剝落和磨損氧化