Zr-4合金管與Incone1718沖擊磨損性能及損傷機理研究.pdf

1、Zr-4合金是水冷動力堆燃料棒的包殼材料，燃料包殼管在工作過程中會受到復雜內外壓力的影響，產生的壓力差致使包殼管的微幅振動，微幅振動問題是影響核反應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來揭示Zr-4合金包殼管損傷機理，為研究流質振動引發(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用價值。
　　本文采用JDTRI-50沖擊磨損試驗機，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，沖擊次數為0.5×105至10×105，進行沖擊磨損試驗。試驗結束后采用光鏡(OM，型號:OLYMPUS-BX60M)、JSM-7001F型掃描電子顯微鏡(SEM)、Contour GT光學輪廓儀、電子能譜儀(EDX)對磨痕形貌進行微觀分析。結果表明:
　　(1)載荷增大，沖擊次數增加

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，沖擊次數增加，損傷面磨屑含氧量經歷較快增長、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下，隨著沖擊次數持續(xù)增加，沖擊磨損的損傷機理主要表現為塑性變形、磨損氧化和疲勞剝落的逐次出現、相互轉換和協同作用。
　　(4)干態(tài)和水介質中的沖擊磨損機理有明顯差異。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