摘要：通过动水循环高压釜回路,考察了国产新锆合金SZA-4(Zr-0.85n-0.25Nb-0.35Fe-0.1Cr-0.05Ge)和商用ZIRLO(Zr-1.0Nb-1.0Sn-0.1Fe)合金在含有约2.0 mg/L溶解氧的360℃/20.0 MPa高温高压水中的早期腐蚀行为,用透射电镜分析了两种合金基体和腐蚀30天后氧化膜的显微组织及成分分布。结果表明,SZA-4合金为完全再结晶晶粒和仅发生回复的等轴晶粒组成的“混晶”组织,主要含有富Nb的Zr(Fe,Cr)2相及少量的Zr3Fe相,而ZIRLO合金由均匀分布的短板条晶粒组成,主要以β-Nb和Zr(Nb,Fe)2相为主。SZA-4合金在DO环境中的腐蚀增重明显低于商用ZIRLO合金,且随着时间的延长,增重差异逐渐增加。SZA-4合金的氧化膜厚度(1.0~1.2 μm)明显低于ZIRLO合金(1.3~2.0 μm),且含有较少的横向裂纹。SZA-4和ZIRLO合金中的第二相可延迟氧化并“镶嵌”至氧化膜外层等轴晶区,说明未充分氧化或溶解。SZA-4中的Cr能够更好地把Fe“束缚”在Zr(Fe,Cr)2相中发生原位氧化,而ZIRLO合金中的Fe在Zr(Nb,Fe)2相初始氧化时即扩散至周围氧化膜中,间接增加了Fe在氧化膜中的浓度。固溶原子Fe和Nb的不同可能是造成两种Zr合金早期腐蚀增重差异的主要原因。

关键词：锆合金 腐蚀 氧化膜 溶解氧 显微组织 

单位：上海交通大学材料科学与工程学院; 上海200240; 上海交通大学核科学与工程学院; 上海200240; 上海核工程研究设计院; 上海200233