引言

锆合金不仅热中子吸收截面幼，并且导热率高、机械机能好,又拥有优良的加工机能以及同UO2优良的相容性,尤其是对高温高压水和蒸汽也拥有优良的抗侵蚀机能,在堆内有相当好的抗中子辐照机能,因而被宽泛用作核动力水冷反映堆的包壳资料和结构资料。随着核电的急剧发展,对锆合金资料的机能提出了更高要求。近年来,我国开发出了多种Zr-Sn-Nb系高机能锆合金资料,并发展了管材、板带材等型材的造备工艺钻研。

锆合金管材的重要造备流程蕴含:铸锭熔炼→铸锭铸造→β相淬火→热挤压→多路次轧造及退火[1]。其中,制品轧造是锆合金管材造备过程中的沉要工序,重要蕴含轧造变形量、轧造速度和送进量等参数,决定着制品管材的组织与机能。锆合金是密排六方晶体结构金属,存在各向异性且拥有较少的滑移系统,在轧造过程中不成预防会产生织构,织构的存在会影响锆合金的诸多机能,如氢化物取向、力学机能、辐照成长、应力侵蚀开裂、侵蚀机能等[2]。有关钻研批注氢化物的析出与织构有亲昵关系[3],切向织构会导致氢化物沿锆合金管材径向析出散布,引起氢脆的产生,进而影响反映堆的运行安全。

制品轧造和退火节造着锆合金制品管材的显微组织、织构和氢化物取向,进而影响资料的服役机能。因而有必要针对特定成分的锆合金管材,凭据其加工机能造订相宜的制品轧造和退火工艺参数。本文针对自主新型锆合金,通过设置分歧的制品轧造工艺参数,造备出分歧工艺的锆合金管材,并对其微观组织和力学机能进行钻研,分析制品轧造和退火对微观组织和力学机能的影响,为优化锆合金管材的加工工艺提供参考。

1、试验资料与步骤

1.1资料

本钻研中使用的Zr-Sn-Nb锆合金管材名义成分为:Zr-0.25%Sn-1.25%Nb-0.10%Fe-0.05%V(百分数暗示质量分数)。选取3次真空自耗熔炼后得到1000kg级铸锭,而后经β相区铸造和均匀化处置获得原始棒坯,再经过挤压和多路次轧造及中央退火,最终经过制品轧造后获得分歧工艺的管材,如表1所示。4种工艺参数造备的锆合金管材内表表表均无缺点,质量优良。本文引入参数Q(管壁变形量与直径变形量的比值)表征轧造工艺与织构的对应关系,Q值越高,所产生的织构的基极越靠近于径向,进而形成呈切向散布的氢化物,这对预防锆合金氢脆是有利的。

式中,R_w为管壁变形量;R_D为直径变形量。

1.2试验步骤

(1)对上述管材试样的横截面(如图1所示的RD-TD面)进行机械磨抛和化学抛光,之后利用扫描电镜配置的电子背散射衍射(EBSD)系统对分歧工艺管材的EBSD数据进行采集,并利用Channel 5软件对数据进行处置。

(2)凭据GB/T 228.1《金属资料拉伸试验第1部门:室温试验步骤》和GB/T 228.2《金属资料拉伸试验第2部门:高温试验步骤》,利用全能资料试验机发展管材试样室和善315℃下的拉伸机能测试,获得力学机能数据。

2、了局与会商

2.1微观组织

表1锆合金管材制品轧造工艺参数

表2锆合金管材织构取向因子

3、结论

本文以自主新型锆合金为钻研对象，对分歧制品轧造工艺参数造备的锆合金管材退火前后的微观组织和拉伸机能进行了钻研，得到的重要结论如下:

(1)锆合金管材制品轧造时的Q值决定了织构取向，Q值越大，径向织构取向因子越大，有利于氢化物沿周向析出散布。

(2)分歧制品轧造工艺参数造备的锆合金管材经再结晶退火后，室温拉伸机能相当，315℃高温拉伸机能存在差距，重要与管材的晶界类型、滑移系数量蹬仔关。

(3)制品轧造时的轧造速度和送进量会影响管材的织构，但对管材的强度和塑性影响不大，为了获得较好的管材表表质量和尺寸精度通常选择较幼的送进量。

参考文件:

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（注，原文标题：制品轧造和退火对锆合金管材微观组织及力学机能的影响_程竹青）