论文部分内容阅读
锆合金具有独特的核性能，广泛应用于核反应堆结构材料。近几年Zr-Nb系合金具有优异的耐腐蚀性能，在核燃料利用率和安全性方面有着很大改善。对锆合金相图的研究，有利于新型锆合金的开发和应用。本文利用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDX)实验方法研究Zr-Cu-Sn三元体系800℃等温截面相图、Zr-Sn-Fe三元体系580℃等温截面相图，Zr-Nb-Cu三元体系800℃等温截面相图，并研究了Zr-Nb-Fe-Cu四元系富锆角700℃相图，获得以下重要研究成果: (1)建立了Zr-Cu-Sn三元系800℃等温截面相图。确定Zr-Cu-Sn三元合金体系800℃等温截面由16个单相区、21个两相区和13个三相区组成。研究发现，Zr-Cu-Sn三元体系富Cu区存在一个新的三元化合物τ(Zr24.9Cu67.2S n7.9)相;研究证实了CuZrSn三元化合物的存在;在800℃时，ZrCuSn2三元相已进入固液相区，因此在该实验中观察不到ZrCuSn2相。 (2)建立了Zr-Sn-Fe三元系580℃等温截面相图。确定Zr-Sn-Fe三元合金体系580℃的等温截面由14个单相区、26个两相区和17个三相区，证实了Y(Zr15.2Fe56.6Sn28.2)、X(Zr43.4Fe18.4Sn38.2)、N(Zr26.6Fe38.0Sn35.4)和θ(Zr69.4Fe11.6Sn19.0)相的存在。发现在580℃退火仍然出现FeZr2高温相，Fe2Zr相固溶范围随温度降低而升高。 (3)建立了Zr-Nb-Cu三元系800℃等温截面相图。确定Zr-Nb-Cu三元合金体系800℃的等温截面由8个三相区、12个两相区和10个单相区组成。Nb在CuZr2相中的最大固溶度为4.9 at.％;Zr和Cu在(Nb)相的最大固溶度分别为22.0 at.％和5.6 at.％;Nb和Cu在βZr相中的最大固溶度分别为36.2at.％和3.5at.％。 (4)确认Zr-Nb-Fe-Cu四元体系在富锆角区存在4个四相区。在Zr-Fe-Cu三元体系中αZr+τ2+CuZr2相区添加少量Nb，观察到αZr+CuZr2+λ1三相平衡共存。在Zr-Nb-Cu三元体系中βZr+αZr+CuZr2相区添加少量Fe，观察到βZr+αZr+CuZr2+λ1四相平衡共存。在Zr-Nb-Fe三元体系的βZr+λ1+λ2相区添加少量Cu，分别得到βZr+λ1+λ2和βZr+λ1+CuZr2两个三相区。同时，在Zr-Nb-Fe相图中的βZr+λ2+(Nb)相区添加少量Cu，也观察到βZr+λ1+CuZr2相。(λ1～(ZrNb)2Fe、λ2～Zr(NbFe)2和τ2～Cu固溶到FeZr2所形成的相)。