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锆合金具有独特的耐腐蚀性能和良好的机械性能,常作为核燃料的包壳。在反应堆堆芯中燃料包壳长期处于高温、高压条件下,不仅受到机械力的作用,还有中子辐照的损伤,包壳内外介质的腐蚀,吸氢脆化等,因而锆合金包壳管的组织和性能研究具有极其重要的意义。目前国内外对Zr-2、Zr-4锆合金包壳的组织与性能研究较为广泛,但对N18、国产及法国产M5锆合金包壳管研究报道尚少。本文对Zr-2、Zr-4、N18、国产M5(简记为GM5)和法国产M5(简记为FM5)锆合金包壳管的显微组织、拉伸性能、爆破性能和腐蚀性能进行了系统的研究,重点比较GM5与FM5合金包壳管组织与性能的共性与差异,为实现核燃料包壳管的国产化提供理论依据。研究结果如下：(1)N18、GM5和FM5锆合金显微组织研究结果显示,GM5、FM5合金的晶粒细小,N18合金的晶粒较大。FM5、N18晶粒均匀度良好,GM5晶粒均匀度较差,三种材料的组织均为等轴晶粒基体上分布有析出粒子。FM5基体位错较少,GM5基体中有大量位错缠结,N18基体中位错较少且析出粒子较大。(2)Zr-2、Zr-4、N18、GM5和FM5锆合金包壳管室温和400°C的轴向和环向拉伸试验结果表明,N18和Zr-2包壳管的强度较高,GM5和FM5包壳管的强度次之,Zr-4包壳管强度较低。Zr-4、GM5和FM5包壳管的塑性相比N18、Zr-2较好。(3)GM5和FM5锆合金包壳管爆破试验结果表明,GM5包壳管室温爆破强度与FM5包壳管爆破强度相当,鼓泡伸长率无显著差异。(4)N18、GM5和FM5锆合金包壳管在400°C、10.5MPa水蒸气中腐蚀试验结果显示,三种包壳管的腐蚀速率和氧化层厚度无显著差异。腐蚀过程初始数小时是快速线性腐蚀阶段,随后转入慢速抛物线腐蚀阶段,随着腐蚀时间的加长,腐蚀速率减慢。氧化层很薄,腐蚀498小时氧化层厚度仅有0.22-0.24μm。(5)室温和400°C的轴向和环向拉伸断口,宏观上都是灰色纤维状,微观形态为韧窝,断口都有大量的塑性变形,为韧性断裂。GM5和FM5包壳管的爆破断口破断形式相同,断口类型相同。断口宏观形态均为灰色纤维状,微观形态均为韧窝状,破断机理均为微孔聚合,破断性质均为韧性断裂。