《鋯合金第二相析出行為及預變形對其影響機制的研究》是依託重慶大學，由欒佰峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋯合金第二相析出行為及預變形對其影響機制的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：欒佰峰
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鋯合金的力學性能和耐腐蝕性能均強烈地依賴於基體中第二相的尺寸、彌散程度以及其結構穩定性。除了成分外，第二相的結構和析出行為還與變形方式和退火工藝密切相關，熱軋前引入預變形會同時影響第二相析出和再結晶。本研究擬採用現代分析技術，特別是可以精細分析納米級析出相的HAADF技術和定量表征再結晶微區取向的EBSD技術，經冷軋預變形及退火處理，針對第二相析出和再結晶過程，系統研究預變形時效後鋯合金溶質原子的擴散、亞穩相結構、第二相的脫溶貫序行為、析出動力學、第二相析出與再結晶的互動作用等基礎科學問題，闡明預變形對鋯合金組織演變規律及調控機理的影響。該課題的順利開展能進一步揭示鋯合金第二相形核長大規律的本質特徵，並且為深入理解其對合金使用性能的影響提供基礎理論方面的研究積累，同時對改進鋯合金現行的生產加工工藝，提高我國國產鋯合金加工技術的自主創新能力具有重要的工程意義。
結題摘要
本研究採用電子通道襯度像(ECC)、透射電子顯微鏡(TEM)、差示掃描量熱法(DSC) 、二次電子像(SE)等先進電子顯微分析技術，系統定量研究了國產Zr-Sn-Nb 和新鋯合金(T3)β相淬火後時效過程中第二相的析出長大動力學、板條組織的再結晶機制、第二相與再結晶的相互作用關係，獲得了預變形處理對第二相析出行為的影響規律。基於掃描統計的結果表明，T3 合金在600-700°C 時效過程中穩態第二相的長大行為符合Kahlweit二階長大動力學。微觀組織分析揭示，淬火得到的板條組織在時效的初期得到保留，第二相沿板條界析出，呈線性分布；隨著時效溫度的升高或時間的延長，板條組織會發生再結晶，第二相則由沿板條界的線性分布轉變為再結晶晶粒內的彌散分布。由於其再結晶機制為應變誘導晶界遷移(SIBM)機制，再結晶組織會保留板條組織主要取向差分布特徵。揭示了預變形對T3 合金β 相淬火後時效過程中微觀組織的演變具有顯著影響，與不經預變形直接時效相比，20%預變形可以顯著加速板條組織的再結晶，極大細化再結晶後的晶粒尺寸並促進第二相粒子的均勻分布。闡明了再結晶機制從SIBM 機制轉變為亞晶合併機制，預變形後的再結晶組織將不再保留板條組織的取向差分布特徵。對再結晶晶粒尺寸的分析表明，無論有無預變形，實驗測量的再結晶晶粒尺寸均顯著大於套用Zener 公式計算所得尺寸，說明時效後的再結晶組織未達到理想平衡態。預變形後再結晶晶粒尺寸更接近理論值，說明預變形可以促進再結晶組織向理想平衡態轉變。引入預變形還會降低T3 合金時效過程中第二相的長大激活能並細化晶粒。研究結果對反應堆包殼用鋯合金材料的設計和組織控制具有重要的理論價值和工程意義，已用於相關合作單位的國產新鋯合金性能提高和工藝最佳化。
