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纳米及超细晶结构锆金属腐蚀速率计算模型

A computation model for the corrosion resistance of nanocrystalline zirconium metal

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【作者】 张喜燕; 石明华; 李聪; 刘年富; 邱绍宇; 张强; 张鹏程; 韦以明;

【Author】 ZHANG Xi-yan1,2,3,SHI Ming-hua 1,LI Cong3,LIU Nian-fu 1,QIU Shao-yu3,ZHANG Qiang3,ZHANG Peng-cheng4,WEI Yi-ming1(1.School of Physical Science and Engineering Technology,Guangxi University,Nanning of Guangxi Prov.530004,China;2.School of Materials Science & Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China;3.National Key Laboratory for Nuclear Fuels and Materials,Nuclear Power Institute of China(NPIC),Chengdu of Sichuan Prov.610041;4.National Key Laboratory for Surface Physics and Chemistry,Mianyang of Sichuan Prov.621000)

【机构】 广西大学物理科学与工程技术学院; 中国核动力设计研究院核燃料及材料国家级重点实验室; 表面物理与化学国家重点实验室; 广西大学物理科学与工程技术学院 广西南宁530004; 重庆大学材料科学与工程学院; 重庆400044; 四川成都610041; 广西南宁530004; 四川绵阳621000;

【摘要】 本文在Wagner理论和固体电子理论的基础上,将电导率与电子的平均自由程及晶粒尺寸的关系联系起来,建立了纳米及超细晶结构金属腐蚀速率—晶粒尺寸关系模型,并结合锆金属的性质,模拟计算了不同温度下晶粒尺寸对锆合金腐蚀速率常数的影响,结果表明,与普通晶粒相比,纳米晶粒尺寸下锆Zr的腐蚀速率常数和腐蚀增重,远低于普通晶粒纯Zr的腐蚀速率常数和腐蚀增重,同时,随着纳米晶粒尺寸的减小Zr的腐蚀速率常数也降低,显示晶粒纳米化处理可以改善锆金属的腐蚀性能。

【Abstract】 In this paper a computation model of corrosion rate-grain size of nanocrystalline and ultra-fine zirconium has been presented.The model is based on the Wagner’s theory and the electron theory of solids.The conductivity,electronic mean free path and grain size of metal were considered.By this model,the corrosion rate of zirconium metal under different temperature was computed.The results show that the corrosion weight gain and rate constant of nanocrystalline zirconium is lower than that of zirconium with coarse grain size.And the corrosion rate constant and weight gain of nanocrystalline zirconium metal decrease with the decrease of grain size.So the refinement of grain size can remarkably improve the corrosion resistance of zirconium metal.

【关键词】 锆; 腐蚀; 氧化; 纳米结构金属; 燃料元件;
【Key words】 zirconium; corrosion; oxidation; nanocrystalline materials; fuel element;
【基金】 国家自然科学基金项目(50461001);核材料与燃料国家级重点实验室基金(514810501)资助
  • 【文献出处】 核科学与工程 ,Chinese Journal of Nuclear Science and Engineering , 编辑部邮箱 ,2007年03期
  • 【分类号】TL341
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