Zr合金腐蚀概述
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属腐蚀与防护
Zr合金的腐蚀与防护
金属腐蚀与防护
目录
1.1 本综述的摘要
金 属 腐 蚀 与 防 护
1.2 锆合金的介绍
金 属 腐 蚀 与 防 护
2.锆合金的腐蚀特点与机制
金 属 腐 蚀 与 防 护
2.1 锆合金腐蚀机制
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.影响锆合金腐蚀性能的因素
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.7堆内辐照影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.改善Zr合金腐蚀性能的途径
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.1 高频感应氧化技术
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.2 微弧氧化技术
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.3 纳米化处理技术
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.4 喷丸处理技术
通过研究喷丸处理获得较小晶粒的锆合金，喷丸 处理Zr-4合金氧化膜内的氧化膜/金属界面处所受 的压应力比普通 Zr-4 合金的氧化膜/金属界面所 受的压应力要大，Joel Godlewski提出，氧化物 与金属界面处高的压应力是稳定四方相的一个原 因，因此这可能是喷丸处理提高Zr-4合金的耐腐 蚀性的一个主要因素。
金 属 腐 蚀 与 防 护
5. 结束语
各种不同Zr 合金在耐腐蚀方面都各不相同。对Zr 合金暂时尚未 明确地提出腐蚀机制的原因，上面提到的只是在现今的研究中进 行的一些总结，还需要大量的科研进行进一步的探索。虽然 Wagner-Hauffe假说的指导还不完善，但大多国家都在 WagnerHauffe假说的指导下进行研制，以期得到性能更好的锆合金，到 目前已研制出许多种性能优异的锆合金如E635、M5、NDA、 ZIRLO、ELS、HANAN18 及 N36 等，相信通过进一步的研究之 后， 一定会找到可适应核反应堆中恶劣环境的优良锆合金。 综 上，锆合金中元素的添加及其在合金中所形成的中间相对腐蚀的 影响很大；锆合金由于其对温度的敏感性，故再结晶退火温度选 择至关重要， 是腐蚀性能综合考虑的必要条件之一；锆合金表 面加以适当的处理，可确保组件在整个运行中的抗腐蚀性提高。
金 属 腐 蚀 与 防 护
[14] 严青松，刘文庆，雷鸣，等．热处理制度对 Zr-Sn-Nb 新锆合 金耐腐蚀性能的影响[J]． 稀有金属材料与工程 ，2007，36(1)： 104-107． [15] Farina S B， Duffo G S， Galvele J R．Stress corrosion cracking of zirconium and Zircaloy-4 in halide aqueous solutions [J]．Corrosion Science，2003，45：2497-2512． [16] Stojilovic N， Bender E T， Ramsier R D．Surface chemistry of zirconium[J]．Progress in Surface Science，2005，78：101-184． [17] 赵文金，苗志，蒋宏曼，等．表面处理对 Zr-4 合金抗疖状腐 蚀性能的影响[J]．稀有金属，1999，23(6)：458-160．[18] 王宏宇， 陈康敏，许晓静，等．钛合金 Ti-6Al-4V 的磨损失效及其表面耐磨 处理技术[J]．轻金属，2005，(5)：54-58． [19] 于梅花．高金属腐蚀的电阻模型[J]．兵器材料科学与工程 ， 2009，3(2)：8-20． [20] 刘文庆，雷鸣，耿迅，等．热加工对 Zr-Sn-Nb 锆合金显微组 织和耐腐蚀性能的影响[J]． 原子能科学技术 ，2007，41(6)：711715． [21] Hyun Gil Kim， Byung Kwan Choi， JeongYong Park．Infiuence of the manufacturing processes on the corrosion of Zr-1.1Nb-0.05Cu alloy [J]．Corrosion Science，2009，51：2400-2405
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.5 激光表面合金化、电子束 表面合金化及离子注入技术
通过研究喷丸处理获得较小晶粒的锆合金，喷丸 处理Zr-4合金氧化膜内的氧化膜/金属界面处所受 的压应力比普通 Zr-4 合金的氧化膜/金属界面所 受的压应力要大，Joel Godlewski提出，氧化物 与金属界面处高的压应力是稳定四方相的一个原 因，因此这可能是喷丸处理提高Zr-4合金的耐腐 蚀性的一个主要因素。
3.1 合金元素的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.2 水化学的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.3 热处理的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.4 表面预处理的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.5 第二相粒子的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.6 氧化膜结构的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
金 属 腐 蚀 与 防 护wenku.baidu.com
参考文献
[1] 刘文庆，雷鸣，耿迅，等．显微组织对 Zr-Sn-Nb-Fe 锆合金耐腐 蚀性能的影响[J]．材料热处理学报，2006，27(6)：47-50． [2] 刘年富，张喜燕，周明哲，等．组织纳米化对锆合金耐腐蚀性 能的影响[J]．材料导报，2006，20(12)：74-78． [3] HyunGil Kima， IlHyun Kima， YungKwan Choi， et al．Study of the corrosion and microstructure with annealing conditions of α βquenched HANA-4 alloy [J]．Corrosion Science，2010，52：31623167． [4] Park JeongYong， Kim HyunGil， Yong Hwan Jeong， et al．Crystal structure and grain size of Zr oxide characterize by synchrotron radiation micro-diffraction [J]．Journal of Nuclear Materials，2004，335：433-442． [5] Daniela Zander， Vwe Koster．Hydrogen induced transforma-tions in Zr-Cu-Ni-Al quasi-crystals materials [J]．Materials Science and Engineering，2004，334-335：247-252． [6] Peng D Q， Bai X D， Chen X W， et al．Corrosion behavior of tin ions implanted zirconium in 1N H2SO4 [J]．International Journal of Refractory Metals & Hard Materials，2007，25：32-38．
金 属 腐 蚀 与 防 护
金 属 腐 蚀 与 防 护
[7] 刘建章．核结构材料[M]．北京：化学工业出版社，2007． [8] Zhang H X， Fruchart D， Hlil E K， et al．Crystal structure， corrosion kinetics o f new zirconium alloys and residualstress analysis of oxide films [J]．Journal of Nuclear Materials，2010， 396：65-70 [9] 石明华，李中奎，周军，等．Zr-Nb 系合金堆外腐蚀性能的 研究现状[J]．钛工业进展，2008，25(5)：7-10． [10] Charquet D， Senevat J， Marcon J．Influence of sulfur content on the thermal creep of zirconium alloy [J]．Journal of Nuclear Materials，1998，255：78-82． [11] Han J H， Rheem K S．The corrosion characteristics of Zircaloy-4 fuel cladding in LiOH-H3BO3 solutions [J]．Journal of Nuclear Materials，1994，217：197-199． [12] 周邦新，李强，黄强 ，等．水化学对锆合金耐腐蚀性能影 响的研究[J]．核动力工程，2000，2(5)：441-447． [13] Jeong Minkim， Yong Hwanjeong， Youn Hojung．Correlation of heat treatment and corrosion behavior of Zr-Nb-Sn-Fe-Cu alloys [J]．Journal of Materials Processing Technology，2000，104：145-149．
Zr合金的腐蚀与防护
金属腐蚀与防护
目录
1.1 本综述的摘要
金 属 腐 蚀 与 防 护
1.2 锆合金的介绍
金 属 腐 蚀 与 防 护
2.锆合金的腐蚀特点与机制
金 属 腐 蚀 与 防 护
2.1 锆合金腐蚀机制
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.影响锆合金腐蚀性能的因素
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.7堆内辐照影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.改善Zr合金腐蚀性能的途径
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.1 高频感应氧化技术
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.2 微弧氧化技术
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.3 纳米化处理技术
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.4 喷丸处理技术
通过研究喷丸处理获得较小晶粒的锆合金，喷丸 处理Zr-4合金氧化膜内的氧化膜/金属界面处所受 的压应力比普通 Zr-4 合金的氧化膜/金属界面所 受的压应力要大，Joel Godlewski提出，氧化物 与金属界面处高的压应力是稳定四方相的一个原 因，因此这可能是喷丸处理提高Zr-4合金的耐腐 蚀性的一个主要因素。
金 属 腐 蚀 与 防 护
5. 结束语
各种不同Zr 合金在耐腐蚀方面都各不相同。对Zr 合金暂时尚未 明确地提出腐蚀机制的原因，上面提到的只是在现今的研究中进 行的一些总结，还需要大量的科研进行进一步的探索。虽然 Wagner-Hauffe假说的指导还不完善，但大多国家都在 WagnerHauffe假说的指导下进行研制，以期得到性能更好的锆合金，到 目前已研制出许多种性能优异的锆合金如E635、M5、NDA、 ZIRLO、ELS、HANAN18 及 N36 等，相信通过进一步的研究之 后， 一定会找到可适应核反应堆中恶劣环境的优良锆合金。 综 上，锆合金中元素的添加及其在合金中所形成的中间相对腐蚀的 影响很大；锆合金由于其对温度的敏感性，故再结晶退火温度选 择至关重要， 是腐蚀性能综合考虑的必要条件之一；锆合金表 面加以适当的处理，可确保组件在整个运行中的抗腐蚀性提高。
金 属 腐 蚀 与 防 护
[14] 严青松，刘文庆，雷鸣，等．热处理制度对 Zr-Sn-Nb 新锆合 金耐腐蚀性能的影响[J]． 稀有金属材料与工程 ，2007，36(1)： 104-107． [15] Farina S B， Duffo G S， Galvele J R．Stress corrosion cracking of zirconium and Zircaloy-4 in halide aqueous solutions [J]．Corrosion Science，2003，45：2497-2512． [16] Stojilovic N， Bender E T， Ramsier R D．Surface chemistry of zirconium[J]．Progress in Surface Science，2005，78：101-184． [17] 赵文金，苗志，蒋宏曼，等．表面处理对 Zr-4 合金抗疖状腐 蚀性能的影响[J]．稀有金属，1999，23(6)：458-160．[18] 王宏宇， 陈康敏，许晓静，等．钛合金 Ti-6Al-4V 的磨损失效及其表面耐磨 处理技术[J]．轻金属，2005，(5)：54-58． [19] 于梅花．高金属腐蚀的电阻模型[J]．兵器材料科学与工程 ， 2009，3(2)：8-20． [20] 刘文庆，雷鸣，耿迅，等．热加工对 Zr-Sn-Nb 锆合金显微组 织和耐腐蚀性能的影响[J]． 原子能科学技术 ，2007，41(6)：711715． [21] Hyun Gil Kim， Byung Kwan Choi， JeongYong Park．Infiuence of the manufacturing processes on the corrosion of Zr-1.1Nb-0.05Cu alloy [J]．Corrosion Science，2009，51：2400-2405
金 属 腐 蚀 与 防 护
4.5 激光表面合金化、电子束 表面合金化及离子注入技术
通过研究喷丸处理获得较小晶粒的锆合金，喷丸 处理Zr-4合金氧化膜内的氧化膜/金属界面处所受 的压应力比普通 Zr-4 合金的氧化膜/金属界面所 受的压应力要大，Joel Godlewski提出，氧化物 与金属界面处高的压应力是稳定四方相的一个原 因，因此这可能是喷丸处理提高Zr-4合金的耐腐 蚀性的一个主要因素。
3.1 合金元素的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.2 水化学的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.3 热处理的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.4 表面预处理的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.5 第二相粒子的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
3.6 氧化膜结构的影响
金 属 腐 蚀 与 防 护
金 属 腐 蚀 与 防 护wenku.baidu.com
参考文献
[1] 刘文庆，雷鸣，耿迅，等．显微组织对 Zr-Sn-Nb-Fe 锆合金耐腐 蚀性能的影响[J]．材料热处理学报，2006，27(6)：47-50． [2] 刘年富，张喜燕，周明哲，等．组织纳米化对锆合金耐腐蚀性 能的影响[J]．材料导报，2006，20(12)：74-78． [3] HyunGil Kima， IlHyun Kima， YungKwan Choi， et al．Study of the corrosion and microstructure with annealing conditions of α βquenched HANA-4 alloy [J]．Corrosion Science，2010，52：31623167． [4] Park JeongYong， Kim HyunGil， Yong Hwan Jeong， et al．Crystal structure and grain size of Zr oxide characterize by synchrotron radiation micro-diffraction [J]．Journal of Nuclear Materials，2004，335：433-442． [5] Daniela Zander， Vwe Koster．Hydrogen induced transforma-tions in Zr-Cu-Ni-Al quasi-crystals materials [J]．Materials Science and Engineering，2004，334-335：247-252． [6] Peng D Q， Bai X D， Chen X W， et al．Corrosion behavior of tin ions implanted zirconium in 1N H2SO4 [J]．International Journal of Refractory Metals & Hard Materials，2007，25：32-38．
金 属 腐 蚀 与 防 护
金 属 腐 蚀 与 防 护
[7] 刘建章．核结构材料[M]．北京：化学工业出版社，2007． [8] Zhang H X， Fruchart D， Hlil E K， et al．Crystal structure， corrosion kinetics o f new zirconium alloys and residualstress analysis of oxide films [J]．Journal of Nuclear Materials，2010， 396：65-70 [9] 石明华，李中奎，周军，等．Zr-Nb 系合金堆外腐蚀性能的 研究现状[J]．钛工业进展，2008，25(5)：7-10． [10] Charquet D， Senevat J， Marcon J．Influence of sulfur content on the thermal creep of zirconium alloy [J]．Journal of Nuclear Materials，1998，255：78-82． [11] Han J H， Rheem K S．The corrosion characteristics of Zircaloy-4 fuel cladding in LiOH-H3BO3 solutions [J]．Journal of Nuclear Materials，1994，217：197-199． [12] 周邦新，李强，黄强 ，等．水化学对锆合金耐腐蚀性能影 响的研究[J]．核动力工程，2000，2(5)：441-447． [13] Jeong Minkim， Yong Hwanjeong， Youn Hojung．Correlation of heat treatment and corrosion behavior of Zr-Nb-Sn-Fe-Cu alloys [J]．Journal of Materials Processing Technology，2000，104：145-149．