论文部分内容阅读
工业纯锆以其优异的力学性能和腐蚀性能,广泛应用于化工行业中。本论文采用搅拌摩擦加工(Friction stir processing,FSP)技术对工业纯锆Zr702板材进行了组织细化处理,利用OM、EBSD和XRD等分析方法对FSP Zr702纯锆的晶粒尺寸和晶粒取向等微观组织进行了表征,并对其显微硬度、室温拉伸性能及腐蚀性能进行了评价,本文取得的主要研究结果有:当搅拌头转速为300 r/min,前进速度为118 mm/min时,FSP可以制备宏观表面和内部组织无缺陷的Zr702板材。FSP后,Zr702纯锆的晶粒尺寸从21μm细化到3.7μm,基面c轴向加工方向(PD)发生了约40°的偏转,且织构强度从6.31增加到50.9,大角度晶界显著提升。FSP试样加工区中心的平均显微硬度较母材提升了58.6%。同时,FSP后沿PD方向室温单轴拉伸的屈服强度和抗拉强度均高于沿垂直于加工方向(TD)对应的强度值,这主要是由于晶粒取向的差异导致拉伸性能呈现明显的各向异性,柱面滑移成为室温变形的主要机制。FSP后,与BM相比较,FG样品在PD方向的屈服强度的提升远远大于TD方向,PD方向上的屈服强度提高了约153.4%,主要归结于细晶强化和织构强化。在醋酸和硫酸介质中,BM和FSP样品电化学腐蚀行为在阳极均发生了明显的钝化现象;在阴极却呈现不同的极化行为,醋酸介质中主要为吸氧腐蚀,硫酸介质中为析氢腐蚀。FG样品的腐蚀电流密度在醋酸和硫酸介质中,相较BM分别降低了23.3%和13.4%。在醋酸和硫酸介质中的浸泡腐蚀实验中,FG样品在醋酸介质中呈现出数量较少、点蚀坑较浅的腐蚀形貌,在硫酸介质中则为程度较轻的均匀腐蚀形貌。FG样品的腐蚀速率分别比BM降低了56.8%和30.4%,且两种介质中的腐蚀产物主要由ZrO2和ZrH2和Zr H组成。在醋酸介质中,腐蚀方式主要以点蚀为主,在硫酸介质中主要为全面腐蚀。对于FSP后FG样品在两种介质中抗耐蚀性能的提升,主要归结于FSP所带来的晶粒细化和强的基面织构。