锆合金表面缺陷引起氢致延迟开裂行为的研究

来源：核动力工程杂志2023年第3期北京时间：

作者：周邦新, 姚美意, 李强

单位：1.上海大学材料研究所，上海，200072；2.上海大学微结构重点实验室，上海，200444；

摘要：核反应堆用锆合金构件在服役过程中会发生氢致延迟开裂（HIDC）而失效，构件表面的微缺陷是否会引起HIDC是值得研究的问题。本文采用真空电子束焊接方法制备表面有微缝隙缺陷的样品，以研究这类微缝隙缺陷在400℃过热蒸汽中腐蚀以及在350℃高压水中热循环处理过程中的行为。由于这类缺陷处会形成尖劈状的氧化膜并镶嵌在金属中，在氧化膜前端将形成应力集中和应力梯度区，引起氢的扩散、富集和氢化物析出，即使样品中原先没有残余应力，也没有受到外加应力的作用，也会发生HIDC导致裂纹扩展而开裂。因此，在设计和加工制造核反应堆堆芯中锆合金的各种结构件时，需要重视如何避免锆合金构件表面可能生成这种缺陷的问题。

关键词：锆合金, 氢化锆, 氢致延迟开裂（HIDC）, 表面缺陷, 氧化膜

基金资助：国家自然科学基金（51871141）