ZR-SN-Nb-Fe-Cu多元合金體系相圖研究.pdf

1、鋯合金具有獨(dú)特的核性能，廣泛應(yīng)用于核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料。近幾年Zr-Nb系合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，在核燃料利用率和安全性方面有著很大改善。對(duì)鋯合金相圖的研究，有利于新型鋯合金的開發(fā)和應(yīng)用。本文利用X射線衍射分析儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜分析(EDX)實(shí)驗(yàn)方法研究Zr-Cu-Sn三元體系800℃等溫截面相圖、Zr-Sn-Fe三元體系580℃等溫截面相圖，Zr-Nb-Cu三元體系800℃等溫截面相圖，并研究了Zr-Nb-Fe

2、-Cu四元系富鋯角700℃相圖，獲得以下重要研究成果:
　　(1)建立了Zr-Cu-Sn三元系800℃等溫截面相圖。確定Zr-Cu-Sn三元合金體系800℃等溫截面由16個(gè)單相區(qū)、21個(gè)兩相區(qū)和13個(gè)三相區(qū)組成。研究發(fā)現(xiàn)，Zr-Cu-Sn三元體系富Cu區(qū)存在一個(gè)新的三元化合物τ(Zr24.9Cu67.2S n7.9)相;研究證實(shí)了CuZrSn三元化合物的存在;在800℃時(shí)，ZrCuSn2三元相已進(jìn)入固液相區(qū)，因此在該實(shí)驗(yàn)中觀察不到

3、ZrCuSn2相。
　　(2)建立了Zr-Sn-Fe三元系580℃等溫截面相圖。確定Zr-Sn-Fe三元合金體系580℃的等溫截面由14個(gè)單相區(qū)、26個(gè)兩相區(qū)和17個(gè)三相區(qū)，證實(shí)了Y(Zr15.2Fe56.6Sn28.2)、X(Zr43.4Fe18.4Sn38.2)、N(Zr26.6Fe38.0Sn35.4)和θ(Zr69.4Fe11.6Sn19.0)相的存在。發(fā)現(xiàn)在580℃退火仍然出現(xiàn)FeZr2高溫相，F(xiàn)e2Zr相固溶范圍隨溫度

4、降低而升高。
　　(3)建立了Zr-Nb-Cu三元系800℃等溫截面相圖。確定Zr-Nb-Cu三元合金體系800℃的等溫截面由8個(gè)三相區(qū)、12個(gè)兩相區(qū)和10個(gè)單相區(qū)組成。Nb在CuZr2相中的最大固溶度為4.9 at.％;Zr和Cu在(Nb)相的最大固溶度分別為22.0 at.％和5.6 at.％;Nb和Cu在βZr相中的最大固溶度分別為36.2at.％和3.5at.％。
　　(4)確認(rèn)Zr-Nb-Fe-Cu四元體系在富鋯角

5、區(qū)存在4個(gè)四相區(qū)。在Zr-Fe-Cu三元體系中αZr+τ2+CuZr2相區(qū)添加少量Nb，觀察到αZr+CuZr2+λ1三相平衡共存。在Zr-Nb-Cu三元體系中βZr+αZr+CuZr2相區(qū)添加少量Fe，觀察到βZr+αZr+CuZr2+λ1四相平衡共存。在Zr-Nb-Fe三元體系的βZr+λ1+λ2相區(qū)添加少量Cu，分別得到βZr+λ1+λ2和βZr+λ1+CuZr2兩個(gè)三相區(qū)。同時(shí)，在Zr-Nb-Fe相圖中的βZr+λ2+(Nb)相