N18鋯合金電解滲氫及滲氫后力學(xué)行為研究.pdf

1、鋯合金具有較低的熱中子吸收截面（比鐵的熱中子吸收截面小約30倍）、優(yōu)良的力學(xué)性能和物理性能，而且具有良好的加工性能以及與UO2良好的相容性，因此被廣泛的用于反應(yīng)堆中。然而，鋯合金本身是一種強(qiáng)烈的吸氫材料，在其服役過程中會(huì)吸收大量的氫，而氫在鋯合金中的固溶度很低，多余的氫就以片狀的氫化物析出，氫化物的存在將影響鋯合金基體的力學(xué)性能。鋯合金的發(fā)展經(jīng)歷了第一代的Zr-2、Zr-4，第二代優(yōu)化的Zr-4以及第三代的ZIRLO、M5、E635等。

2、N18鋯合金是我國(guó)自主研發(fā)的一系列較新型的堆用鋯合金(N18、N36、NZ2等)之一。
　　 本文以N18鋯合金為材料，采用電解滲氫方法對(duì)試樣滲氫。研究了滲氫時(shí)間和電流密度對(duì)試樣中氫含量以及氫化物分布的影響；測(cè)定了含氫鋯合金的顯微硬度；對(duì)試樣進(jìn)行了原位拉伸試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)觀察了拉伸過程中氫化物對(duì)鋯合金斷裂行為的影響；對(duì)拉斷后的斷口形貌進(jìn)行了觀察分析。結(jié)果表明：
　　 延長(zhǎng)滲氫時(shí)間和提高電流密度都可以增加試樣中的氫含量。當(dāng)滲氫時(shí)

3、間較短時(shí)，試樣氫含量較低，氫化物單個(gè)稀疏分布于試樣中；隨滲氫時(shí)間增加，氫含量增加，氫化物開始聚集成氫化物族，且滲氫時(shí)間越長(zhǎng)氫化物聚集越嚴(yán)重。
　　 N18鋯合金的顯微硬度隨氫含量的增加而增加。
　　 N18鋯合金的抗拉強(qiáng)度隨著試樣氫含量增加而增加，其塑性隨氫含量增加而降低。
　　 原位拉伸過程中觀察到，單個(gè)氫化物可以隨基體發(fā)生較大變形而不斷裂，有一定塑性。氫化物聚集成氫化物族后，將對(duì)合金的變形行為產(chǎn)生較大的影響。

4、微裂紋將從氫化物族處萌生、擴(kuò)展、連接，然后向基體擴(kuò)展。氫化物是加速N18鋯合金開裂的原因。
　　 含氫試樣斷口出現(xiàn)了二次裂紋，二次裂紋的分布與氫化物分布有相同的特點(diǎn)。氫含量較低時(shí)，試樣表面氫化物尺寸較小，呈單個(gè)稀疏分布，斷口表面二次裂紋尺寸較小，也呈單個(gè)稀疏分布。隨氫含量增加，試樣表面氫化物尺寸增大，并聚集成氫化物族，斷口表面出現(xiàn)大尺寸的二次裂紋，其形貌與分布同試樣表面氫化物族的形貌與分布相對(duì)應(yīng)。從試樣表面和斷口表面觀察到的氫化