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纳米组织Zr-4合金氧化膜中应力应变研究

Research on stress-strain of oxide films of nanocrystalline Zircaloy-4

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

【Author】 YE Lin-feng1,ZHU Yu-tao1,ZHANG Xi-yan1,2 ,3 ,LI Cong2 ,3,ZHANG Qiang3,LIU Nian-fu1, SHI Ming-hua1,QIU Shao-yu2,ZHANG Peng-cheng4,WEI Yi-ming1 (1. School of Physical Science and Engineering Technology, Guangxi University, Nanning 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 610041, China; 4.National Key Laboratory for Surface Physics and Chemistry, Mianyang 621000,China)

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

【摘要】 研究纳米组织与普通粗晶组织Zr-4合金在400℃水腐蚀过程中氧化膜内应力的演变特征。结果表明,纳米基底上形成的单斜相ZrO2(m-ZrO2)和四方相ZrO2(t-ZrO2)的微观应变值,比普通基层上形成的m-ZrO2和t-ZrO2相的微观应变值大,160d时普通基底上t-ZrO2相的σ值约为1200MPa,而在纳米基底上的t-ZrO2相的σ值则为1900MPa,说明表面纳米化处理后Zr-4合金氧化膜内,氧化膜/金属界面(O/M界面)处所受的压应力比普通组织的O/M界面所受的压应力大。纳米化后均匀细小的晶粒尺度以及高的压应力,有利于在O/M界面处形成一层具有保护作用的致密的腐蚀产物膜(t-ZrO2层),从而改善Zr-4合金的抗腐蚀性能。

【Abstract】 The stress evolution characteristic in the oxide films of the nanostructure and normal structure Zr-4 alloy in the water at 400 ℃ was studied in this paper. The results indicate that the micro strain of m-ZrO2 and t-ZrO2 formed in the nanostructure is larger than that formed in the normal structure. The σ value of t-ZrO2 formed in the normal bases is about 1 200 MPa, and the σ value of the t-ZrO2 formed in the nanocrystalline bases is about 1 900 MPa after 160 days. It explains that the compressive stress of the oxide film/metal interface in the nanocrystalline is larger than that in the coarse grain. After nanocrystallized treatment,the homogeneous grain size and high compressive stress are beneficial to forming a compact oxide film (t-ZrO2) which has the protection effect,and that can improve the resistant corrosion of the zircaloy-4 alloy.

【关键词】 氧化膜； 应力； 应变； Zr-4合金； 纳米金属； 水腐蚀；
【Key words】 oxidation film； stress； strain； zircaloy-4； nanocrystallization metal； water corrosion；
【基金】 国家自然科学基金(50461001);核材料与燃料国家级重点实验室基金(514810501);广西大学重点基金(2005ZD04)资助
  • 【文献出处】 兵器材料科学与工程 ,Ordnance Material Science and Engineering , 编辑部邮箱 ,2008年03期
  • 【分类号】TB383.2
  • 【被引频次】2
  • 【下载频次】152
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