论文部分内容阅读
Zr-Nb系和Zr-Sn系锆合金为核反应堆用主要的合金体系,Sn、Fe、Cr、Ni和Nb为材料中重要的合金元素。合金元素对合金的性能具有重要的影响,多元合金相图的研究对新型材料设计和性能的开发应用具有重要的指导意义。本文利用X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜等分析方法确定Zr及其合金元素在特定温度下的等温截面及相关系。众所周知,工业Zr合金再结晶温度一般为580℃,热挤压温度一般定为650～700℃,因此,实验过程中热处理温度控制在500～700℃之间,所得实验结果如下：(1)建立了Zr-Fe-Cr三元体系700℃和580℃的等温截面。证实了700℃时存在三个稳定的二元相和一个三元相,它们分别是Fe2Zr、Cr2Zr、 FeZr3和(Fe,Cr)2Zr,并确定了(Fe,Cr)2Zr中Fe和Cr的固溶范围分别为10.9～62.3at.%,3.2～55.1at.%。此外还发现氧稳定相Fe23Zr6存在于个别合金中。实验证实在580℃下Zr-Fe-Cr三元体系存在FeCr、Fe2Zr、Cr2Zr和FeZr3四个稳定的二元相和一个三元相(Fe,Cr)2Zr。并确定了Fe和Cr在(Fe,Cr)2Zr中的固溶范围分别是10.9～62.3at.%和3.2～55.1at.%。发现Fe23Zr6不是Zr-Fe-Cr体系中580℃下的稳定相。(2)建立了Zr-Nb-Cr三元体系700℃等温截面。确定Zr-Nb-Cr三元合金体系700℃的等温截面由4个三相区、9个两相区和5个单相区组成。实验证实立方结构的Cr2Zr和Cr2Nb在此温度下可以完全置换固溶,并在Cr2Zr和Cr2Nb固溶相附近发现六方结构的固溶相(Zr,Nb)Cr2,其晶体结构与高温Cr2Nb相一致。(3)建立了Sn-Fe-Ni三元合金500℃等温截面。证实了500℃的Sn-Fe-Ni三元体系中存在5个二元化合物FeSn、FeSn2、Ni3Sn、Ni3Sn2和Ni3Sn4以及一个三元固溶相(Fe,Ni)3Sn2,并证实固溶相(Fe,Ni)3Sn2与Ni3Sn2高温相的晶体结构相同。确定了500℃的Fe-Ni-Sn三元体系中同时存在六方结构的Ni3Sn2相和正交结构的Ni3Sn2相。另外,二元相FeSn中有较大的Ni固溶,其固溶度最大达到11.4at.%。