熱處理對鋯合金焊接接頭組織及性能的影響.pdf

1、鋯-4合金因其優(yōu)異的物理性能和機(jī)械性能被廣泛用于核燃料的包殼材料。隨著反應(yīng)堆技術(shù)的不斷進(jìn)步以及對核電安全性能的關(guān)注，對目前包殼材料的焊接質(zhì)量也提出了更嚴(yán)格的要求。
　　本文采用微束等離子焊接方法對鋯合金包殼和封頭在自制小型充氬倉內(nèi)進(jìn)行焊接，為減小焊接接頭寬度以及晶粒尺寸大小，采用自制銅套冷卻夾具來加速熱量散失。焊接接頭呈金黃色，整個焊接接頭寬度在4mm以內(nèi)，從母材到焊縫，晶粒尺寸依次增大。
　　本文研究了水淬以及水淬后回火對

2、接頭耐氧化性能和氧化動力學(xué)參數(shù)的影響并分析了接頭氧化機(jī)理。研究結(jié)果表明，未熱處理、淬火和回火三種狀的鋯合金氧化動力學(xué)曲線相似，高溫氧化過程中均出現(xiàn)了氧化轉(zhuǎn)折。初始階段氧化動力學(xué)曲線遵循拋物線規(guī)律，后期氧化階段氧化動力學(xué)曲線遵循線性規(guī)律?；鼗饝B(tài)、常溫態(tài)、淬火態(tài)焊接接頭氧化轉(zhuǎn)折時間依次減少，說明回火態(tài)鋯合金焊接接頭表面氧化膜的保護(hù)作用持續(xù)時間較長，常溫態(tài)次之，淬火態(tài)最短。淬火態(tài)接頭由于殘余β-Zr相的存在耐氧化性能最差，回火態(tài)接頭組織中大量

3、彌散分布的第二相Zr(Fe,Cr)2有利于耐氧化性能的提升。晶粒尺寸越大，耐氧化性能越差，因此同一接頭中焊縫區(qū)耐氧化性能最差。接頭的氧化與氧化膜組織演變有關(guān)，鋯合金的氮化及再氧化使氧化膜中出現(xiàn)大量裂紋，進(jìn)而加速空氣的擴(kuò)散，造成鋯合金不斷被氧化。
　　對鋯合金接頭在熱處理下的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，硬度值沿接頭區(qū)域呈不均勻狀態(tài)分布。各狀態(tài)焊接接頭硬度焊縫區(qū)最大，熱影響區(qū)次之，母材硬度最小。Zr-4合金接頭進(jìn)行淬火熱處理可顯著提