β水淬处理显著改善Zr-4合金在360℃/LiOH水溶液中的耐腐蚀性能

摘要

为了进一步了解热处理影响Zr-4合金腐蚀行为的机理，研究了β水淬和常规处理的两种Zr-4样品在360℃/18.6MPa/0.01M LiOH水溶液中的腐蚀行为，并观察了两种样品不同腐蚀阶段的氧化膜断口形貌和内表面形貌。结果惊奇的发现：β水淬处理的样品表现出非常优良的耐腐蚀性能，长达529d的腐蚀增重一直与ZIRLO和N18这类Zr-Sn-Nb系合金的相当，而常规处理的样品在腐蚀100d后就发生了转折，转折后的腐蚀速率显著增加。EDS分析表明β水淬处理的样品基体中Fe+Cr含量高达1400μg/g。由此认为基体中Fe和Cr过饱和含量的增加是β水淬处理显著提高Zr-4合金在360℃/LiOH水溶液中耐腐蚀性能的主要原因。氧化膜断口形貌和内表面形貌观察表明β水淬处理大大延缓了氧化膜中孔隙向裂纹的发展和降低氧化膜的不均匀生长趋势，从而显著提高了Zr-4合金的耐腐蚀性能。