馬 飛，牟文武，柏 強(qiáng)，強(qiáng) 瑞，楊 攀，郭 振，楊燦湘

(中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院，四川 成都 610213)

鋯合金因?yàn)榫哂袃?yōu)良的抗腐蝕性能、良好的力學(xué)強(qiáng)度和塑性及較低的熱中子吸收截面，在反應(yīng)堆內(nèi)作為結(jié)構(gòu)材料得到了廣泛應(yīng)用。其中某新鋯合金是我國自主研發(fā)的一種新型合金材料。隨著我國核電事業(yè)的發(fā)展，開展具有我國自主產(chǎn)權(quán)的新鋯合金包殼材料的研究，對(duì)打破外國對(duì)新鋯合金的壟斷，滿足對(duì)反應(yīng)堆燃料組件的高燃耗要求，提高核電站的經(jīng)濟(jì)性，保證我國核工業(yè)體系的安全都是十分必要的[1-4]。

在鋯合金應(yīng)用中，由于鋯合金在軋制完成后出現(xiàn)板面扭曲及側(cè)彎等多種影響外形尺寸的現(xiàn)象，需要進(jìn)行約束退火進(jìn)行校正，在該過程可能出現(xiàn)一次退火不能完全校正外形，因此需要二次約束裝夾退火進(jìn)行校正。本文開展二次退火對(duì)再加工鋯合金織構(gòu)和腐蝕性能影響的研究，旨在確定二次退火對(duì)織構(gòu)和腐蝕性能的影響情況，為鋯合金軋制后約束提供工藝設(shè)定基礎(chǔ)[5-8]。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用鋯合金型材，在780℃條件下，沿原型材橫向熱軋4 道次，再對(duì)完成4 道次熱軋的型材冷軋4 道次，然后在580 ℃下退火處理。試樣編為5 組，每組3 個(gè)試樣，再加工工藝見表1。

表1 各試樣編號(hào)及加工工藝方法

2 結(jié)果與分析

通過圖1 中鋯合金在不同再加工條件下的金相可知，兩種條件的鋯合金樣品金相一致，晶粒度未發(fā)生變化。同時(shí)利用帕納科X per PRO MPD 檢測儀對(duì)鋯合金樣品進(jìn)行織構(gòu)因子采集，得到微區(qū)織構(gòu)取向因子，如表2 所示，在經(jīng)歷一次和兩次退火后的鋯合金的微區(qū)織構(gòu)取向未發(fā)生明顯變化，織構(gòu)取樣基本一致。

圖1 退火后的合金金相圖片（D1 和D2）

表2 鋯合金微區(qū)織構(gòu)取向因子

圖2 腐蝕后的鋯合金樣品表面形貌

在兩塊鋯合金型材上分別取3個(gè)均勻腐蝕樣品和3個(gè)癤狀腐蝕樣品，樣品尺寸為20mm（橫向）×30mm（縱向），共計(jì)12個(gè)均勻腐蝕樣品和12個(gè)癤狀腐蝕樣品，腐蝕增重?cái)?shù)據(jù)和形貌統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3：均勻腐蝕單位增重（8.28～13.95）mg/dm2，均滿足鋯合金小于22 mg/dm2的增重指標(biāo)要求，表面氧化膜均呈現(xiàn)均勻的黑亮色；癤狀腐蝕單位增重（109.53～194.13）mg/dm2，表面氧化膜雖有不均勻色塊，但是氧化膜完整并僅基本不存在癤狀腐蝕點(diǎn)；D1和D2再加工鋯合金樣品的均勻腐蝕平均增重分別為12.37mg/dm2和11.17 mg/dm2，癤狀腐蝕平均增重分別為167.88 mg/dm2和151.30 mg/dm2，兩塊合金板材板腐蝕樣品增重量基本在同一區(qū)間，腐蝕性能基本一致，因此可認(rèn)為鋯合金再加工后進(jìn)行一次退火和兩次退火對(duì)其腐蝕性能無明顯影響。

表3 樣品腐蝕增重?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論

本文通過對(duì)再加工鋯合金進(jìn)行一次退火和連續(xù)退火后進(jìn)行金相形貌及織構(gòu)變化、腐蝕性能數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到以下結(jié)論：

（1）鋯合金一次退火和連續(xù)退火后的金相形貌和織構(gòu)取向基本一致，未發(fā)生明顯變化。

（2）鋯合金一次退火和連續(xù)退火后的均勻腐蝕和癤狀腐蝕的增總量基本一致，處于同一腐蝕性能水平。腐蝕后試樣表面形貌未出現(xiàn)明顯差別，連續(xù)退火對(duì)合金的均勻腐蝕和癤狀腐蝕性能未產(chǎn)生明顯影響。