加工工艺对Zr-Sn-Nb-Fe合金微观组织的影响.pdf

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1、第42卷第7期稀有金属材料与工程V_01．42．NO．72013笠7月RAREMETAL～L1'ERIALSANDENGERINGJuly2013加工工艺对Zr．Sn．Nb．Fe合金微观组织的影响王旭峰，李中奎，张建军，周军1,2田锋，一，石明华，一，刘大利1,2(1．西部新锆核材料科技有限公司，陕西西安710016)f2．西北有色金属研究院，陕西西安710016)摘要：以zr-Sn．Nb．Fe合金为研究对象，选取挤压温度分别为600、620及640℃下的成品管坯样品，600℃挤压、一次冷轧、二次冷轧后管坯样品，通过S

2、EM观察合金的微观组织，研究第二相粒子的演化过程，并用软件对第二相粒子的尺寸大小进行统计。结果表明，不同挤压条件下合金的第二相都呈弥散分布，第二相粒子的尺寸随挤压温度的升高而变大；在挤压及轧制过程中，第二相尺寸随累积变形量的增加呈减小趋势，第二相粒子由藕节状最终演变为球状。关键词：锆合金；微观组织；第二相；加工工艺中图法分类号：TG146．1+3文献标识码：A文章编号：1002．185X(2013)07．1513—04由锆合金制备的包壳及关键堆芯材料在核安全中表1实验用锆合金的化学成分起着至关重要的作用，而锆合金的微观

3、结构决定了其宏Table1Chemicalcompositionofzirconiumalloy(oJ／％)观性能的优劣，因此对锆合金的微观组织进行研究就显得尤为重要了。Mardon[”、Nikulinat】等人对M5及E635合金的析出相进行研究发现，Nb元素部分存在于基体中，部分存在与第二相中；Comstock等E3]通过研究淬，再经过热挤压、2次冷轧及中间退火等工序，制ZIRLO合金发现，第二相由Zr．Nb—Fe粒子和Nb粒子备出锆合金成品管坯。组成；周邦新等[4】认为固溶在Zr．4合金基体相中的Cr、选取挤压温

4、度分别为600、620及640℃下的成Fe元素的量可以影响合金的腐蚀性能；李中奎等【5。】研品管坯样品，600℃挤压、一次冷轧、二次冷轧后管究了NZ2、NZ8合金的第二相分布及种类，发现Nb、坯样品，通过JSM．6460型扫描电子显微镜对合金的Fe、Cr元素共存于锆合金中时，将会优先形成沉淀相微观组织进行观察，同时利用自带的EDS能谱对第二存在于第二相中，且细小、弥散分布的第二相对锆合金相粒子成分进行定性分析，用Image．ProPlus软件分的腐蚀性能是有利的；刘文庆等[¨]研究了不同处理制析第二相粒子的尺寸。度下锆

5、合金的微观组织和腐蚀性能，发现变形和热处理2结果与讨论对锆合金第二相粒子的种类和分布影响很大，保温时间的延长可以使第二相由连续片层状逐渐向带状分布转2．1挤压温度对Zr-Sn．Nb．Fe合金微观组织的影响变，基体中固溶的Nb含量减少，第二相粒子中Nb图1为600、620及640℃挤压下成品管坯的显含量的增加可以使锆合金的腐蚀性能变佳。微组织形貌照片。从图中可以发现，在不同的挤压温本工作以Zr-Sn．Nb—Fe合金为研究对象，从合金度下，成品管坯的显微组织类似，都存在着细小、弥熔炼开始，经过一系列的生产过程制备出锆合金成

6、品散分布的第二相。管坯，对实际生产中热挤压及轧制工艺下锆合金的微利用Image—ProPlus软件对不同挤压温度下的成品观组织进行研究，优化了挤压工艺参数，对今后制备管坯第二相进行统计，发现600℃挤压下管坯第二相工业级规模的锆合金管坯具有一定的参考价值。大小分布较集中(40～140nm)，小于100am的第二相约为55．1％，大于280nm的第二相约占3％；620℃挤1实验压下管坯第二相小于100am的第二相约为44．7％，大实验所选用的zr—Sn—Nb．Fe合金成分如表1所示。于280nm的第二相约为4％，且大尺寸

7、的第二相主要合金经3次真空电弧熔炼，铸锭在1050℃保温后水分布在320～360nm；640℃挤压下管坯第二相小于收稿日期：2012．07．3l作者简介：王旭峰，男，1984年生，硕士，助理研究员，西北有色金属研究院新材料研究所，电话：029．86231082，E—mailwangxufeng-123@163．corn·1516·稀有金属材料与工程第42卷EffectofProcessingTechniquesontheMicrostructureofZr-Sn--Nb--FeAlloyWangXufeng，-，LiZ

8、hongkui，-，ZhangJianjun，一，ZhouJun，一，TianFeng’。，ShiMinghua’。，LiuDali'(1．WesternEnergyMaterialTechnologiesCo．，Ltd．，Xi’an710016，China)(2．NorthwestInstituteforNonferrousMe