Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在过热蒸汽中的周期性钝化-转折行为

摘要

研究了2种高Nb、低Nb含量新型Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在400℃、10.3 MPa过热蒸汽中的长期均匀腐蚀行为,发现2种合金均表现出周期性钝化-转折规律,对其演变行为及机制进行了深入研究。多次转折发生后,氧化膜显微组织仍呈规律性分层,柱状晶及缺陷带周期性出现。转折前,氧化膜/金属界面起伏强度及四方ZrO_(2)(t-ZrO_(2))等效厚度随时间延长而逐渐增大,转折时均快速减小;氧化组织再次钝化-转折时,2者演变规律均与初次转折相同。分析认为,转折时缺陷带的产生受到氧化膜/金属界面的粗糙起伏畸变及t-ZrO_(2)相变共同影响,周期性氧化规律的产生与起伏强度、t-ZrO_(2)等效厚度达到最大临界值的周期性密不可分。Raman光谱分析表明t-ZrO_(2)的280 cm^(-1)特征峰负偏移,定性地反映了t-ZrO_(2)中O空位浓度。O空位浓度在钝化阶段保持稳定,转折时迅速下降,2种合金的耐腐蚀性差异与O空位浓度差异相关。