強流脈沖電子束作用下Zr-702和Zr-4合金的微觀結(jié)構(gòu)及性能.pdf

1、本文利用“Nadezhda-2”型強流脈沖電子束(HCPEB)裝置對Zr-702及Zr-4合金進行了表面輻照處理。利用X射線衍射儀(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)及透射電子顯微鏡(TEM)對輻照前后樣品的表面形貌和微觀組織結(jié)構(gòu)變化進行了詳細的表征，利用顯微硬度計對輻照前后兩種材料的表面硬度變化進行了測試，利于摩擦磨損試驗機對輻照前后Zr-4合金表面的磨損率進行了測試，此外還利用電化學(xué)阻抗譜(EIS)和極化曲線分析

2、了HCPEB輻照前后Zr-702和Zr-4合金的耐腐蝕性能的變化，并著重對腐蝕機理做了相應(yīng)的研究。利用HCPEB對Zr-702樣品進行表面輻照后，樣品的橫截面分為典型的三層：重熔層(上層)、固態(tài)相變層(中間層)和熱影響區(qū)(底層)。在重熔層中誘發(fā)了馬氏體相變，并觀察到了火山坑狀熔坑形貌、微孔及超細結(jié)構(gòu)(包括超細馬氏體結(jié)構(gòu)及超細晶結(jié)構(gòu))。TEM觀察結(jié)果表明，HCPEB輻照后樣品表層形成了高密度位錯和變形孿晶結(jié)構(gòu)。隨著脈沖次數(shù)的增加，輻照后樣

3、品的表面硬度從原始的178 HV上升到了254 HV。耐腐蝕性能測試結(jié)果表明，與原始樣品相比，HCPEB輻照后的樣品在1 mol/L硝酸溶液中具有更好的耐腐蝕性，其中的5次輻照樣品的耐腐蝕性能最好。我們認為超細結(jié)構(gòu)、馬氏體相變、表面微孔、位錯和變形孿晶是硬度和耐腐蝕性提高主要的原因。利用HCPEB對Zr-4合金樣品進行表面輻照后，觀察到的表面形貌及微觀組織結(jié)構(gòu)與在 Zr-702中觀察到的類似，但又略有不同：對于工業(yè)純 Zr-702，5次

4、輻照表面熔坑數(shù)量非常少，隨輻照次數(shù)增多熔坑密度稍有增加，而對于Zr-4合金，熔坑密度隨輻照次數(shù)的增加而逐漸降低；Zr-702僅在5次輻照表面觀察到了微孔的存在，而在Zr-4合金的高次數(shù)輻照表面同樣觀察到了微孔，并且還觀察到了納米晶結(jié)構(gòu)。此外，XRD、SEM及 TEM觀察結(jié)果均表明，HCPEB輻照后表層的Zr(Fe,Cr)2第二項顆粒固溶到了基體當中。隨著脈沖次數(shù)的增加，樣品表面硬度及耐磨性均逐漸增高。耐腐蝕性能測試結(jié)果表明，與原始樣品相