Fe+Cr及Si含量对Zr-4合金耐腐蚀性能的影响

来源：核动力工程杂志2024年第3期北京时间：

作者：岳慧芳, 庞华, 高博, 高士鑫, 罗倩倩, 赵艳丽, 蒋有荣

单位：1.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都，610213；2.国核宝钛锆业股份公司陕西省核级锆材重点实验室，陕西宝鸡，721013；

摘要：为了优化国产Zr-4合金的耐腐蚀性能，在420℃、10.3 MPa的高温高压水蒸气加速腐蚀条件下，研究了合金元素Fe+Cr以及杂质元素Si对国产Zr-4合金耐腐蚀性能的影响。结果表明：在美国材料实验学会（ASTM）规定的Fe+Cr含量范围内（0.28 wt%~0.37 wt%，wt%表示质量分数），Fe+Cr含量越高，析出的第二相数目越多、尺寸越大，越有利于材料耐腐蚀性能提升。在420℃水蒸气中腐蚀126 d后，当Fe+Cr含量从0.28 wt%增加到0.37 wt%时，Zr-4合金的腐蚀增重降低约30%。Zr-4合金在1100℃淬火时，当Si含量低至10 mg/kg时，形成粗大的平行板条结构；而增加Si含量到100 mg/kg后，析出的细小Zr₃Si为α相提供形核位置，使得组织中出现网篮结构和细小的平行板条结构。网篮结构能促使组织中第二相分布更均匀弥散，因此，高Si含量的Zr-4合金表现出更优良的耐腐蚀性能。

关键词：Zr-4合金, Fe+Cr含量, Si含量, 耐腐蚀性能