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中子辐照对Cr涂层锆合金力学性能的影响

吴亚贞 席航 李国云 刘晓松 张海生 孙凯 宁知恩 方忠强 刘莎莎

吴亚贞, 席航, 李国云, 刘晓松, 张海生, 孙凯, 宁知恩, 方忠强, 刘莎莎. 中子辐照对Cr涂层锆合金力学性能的影响[J]. 核动力工程, 2023, 44(2): 116-121. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0116
引用本文: 吴亚贞, 席航, 李国云, 刘晓松, 张海生, 孙凯, 宁知恩, 方忠强, 刘莎莎. 中子辐照对Cr涂层锆合金力学性能的影响[J]. 核动力工程, 2023, 44(2): 116-121. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0116
Wu Yazhen, Xi Hang, Li Guoyun, Liu Xiaosong, Zhang Haisheng, Sun Kai, Ning Zhien, Fang Zhongqiang, Liu Shasha. Influence of Neutron Irradiation on Mechanical Properties of Cr-coated Zirconium Alloy[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(2): 116-121. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0116
Citation: Wu Yazhen, Xi Hang, Li Guoyun, Liu Xiaosong, Zhang Haisheng, Sun Kai, Ning Zhien, Fang Zhongqiang, Liu Shasha. Influence of Neutron Irradiation on Mechanical Properties of Cr-coated Zirconium Alloy[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(2): 116-121. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0116

中子辐照对Cr涂层锆合金力学性能的影响

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0116
基金项目: 国防科工局核能开发项目(K301007015)
详细信息
    作者简介:

    吴亚贞(1988—),女,助理研究员,现主要从事核燃料及材料辐照效应研究,E-mail: wyzh88@163.com

  • 中图分类号: TL34

Influence of Neutron Irradiation on Mechanical Properties of Cr-coated Zirconium Alloy

  • 摘要: 为研究中子辐照对Cr涂层锆合金力学性能的影响,获得Cr涂层锆合金的辐照性能数据,本文针对多弧离子镀技术制备的Cr涂层锆合金开展了中子辐照考验,通过拉伸试验过程实时观测试样力学行为变化并对试验后断口微观形貌进行分析,研究了辐照后Cr涂层锆合金的力学性能以及涂层与基体的结合能力。结果表明:中子辐照导致Cr涂层锆合金的抗拉强度和屈服强度升高,断后伸长率下降,表现出与商用锆合金相似的辐照强化效应。同时Cr涂层与无涂层锆合金相比,其屈服强度和抗拉强度升高但塑性变形能力降低。另一方面,Cr涂层在拉伸变形量较大时产生环向裂纹,但未从基体表面剥落,中子辐照未对涂层结合强度产生明显的影响,受力过程中涂层仍保持了完整性。

     

  • 图  1  带涂层和无涂层锆合金的拉伸工程应力-应变曲线

    Figure  1.  The Stress-Strain Curves of Uncoated and Coated Zirconium Alloys

    图  2  拉伸试验全过程Cr涂层宏观形貌变化

    Figure  2.  Macro-morphological Changes of Cr Coating throughout the Tensile Test

    图  3  未辐照Cr涂层锆合金试样的拉伸断裂微观形貌

    Figure  3.  Tensile Fracture Micromorphology of Unirradiated Cr-coated Zirconium Alloy Sample

    图  4  辐照后Cr涂层锆合金试样的拉伸断裂微观形貌

    Figure  4.  Tensile Fracture Micromorphology of Irradiated Cr-coated Zirconium Alloy Sample

    图  5  辐照前后Cr涂层锆合金试样的EDS分析结果

    Figure  5.  EDS Analysis Results of Cr-coated Zirconium Alloy Sample before and after Irradiation

    表  1  Cr 涂层锆合金拉伸性能数据

    Table  1.   Tensile Property Data of Cr-coated Zirconium Alloy

    状态屈服强度Rp0.2/MPa抗拉强度Rm/MPa断后伸长率A100/%
    无涂层未辐照35953931
    带涂层未辐照38454825
    无涂层辐照后7158559
    带涂层辐照后7879043
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  • [1] 王彦峰,耿娟娟,王毅飞,等. Zr-4合金表面耐事故Cr涂层制备及组织性能[J]. 稀有金属材料与工程,2021, 50(9): 3353-3360.
    [2] CHEN H, WANG X M, ZHANG R Q. Application and development progress of Cr-based surface coatings in nuclear fuel element: I. Selection, preparation, and characteristics of coating materials[J]. Coatings, 2020, 10(9): 808. doi: 10.3390/coatings10090808
    [3] BISCHOFF J, DELAFOY C, VAUGLIN C, et al. AREVA NP's enhanced accident-tolerant fuel developments: focus on Cr-coated M5 cladding[J]. Nuclear Engineering and Technology, 2018, 50(2): 223-228. doi: 10.1016/j.net.2017.12.004
    [4] KIM H G, KIM I H, JUNG Y I, et al. Out-of-pile performance of surface-modified Zr cladding for accident tolerant fuel in LWRs[J]. Journal of Nuclear Materials, 2018, 510: 93-99. doi: 10.1016/j.jnucmat.2018.07.061
    [5] KASHKAROV E, AFORNU B, SIDELEV D, et al. Recent advances in protective coatings for accident tolerant Zr-based fuel claddings[J]. Coatings, 2021, 11(5): 557. doi: 10.3390/coatings11050557
    [6] ALI A, KIM H G, HATTAR K, et al. Ion irradiation effects on Cr-coated zircaloy-4 surface wettability and pool boiling critical heat flux[J]. Nuclear Engineering and Design, 2020, 362: 110581. doi: 10.1016/j.nucengdes.2020.110581
    [7] 段振刚,陈平,周毅,等. 耐事故燃料用Cr涂层锆合金包壳研究进展[J]. 核技术,2022, 45(3): 030001.
    [8] 黄鹤,邱长军,陈勇,等. 锆合金表面磁控溅射与多弧离子镀Cr涂层的高温抗氧化性能[J]. 中国表面工程,2018, 31(2): 51-58. doi: 10.11933/j.issn.1007-9289.20170903002
    [9] 李锐,刘彤. 脉冲激光熔覆制备ATF包壳Cr涂层的工艺与性能研究[J]. 核动力工程,2019, 40(1): 74-77.
    [10] 杨红艳,张瑞谦,彭小明,等. 锆合金包壳表面涂层研究进展[J]. 表面技术,2017, 46(1): 69-77.
    [11] 王昱,陈乐,张瑞谦,等. 锆合金管表面Cr涂层的环向拉伸与压扁性能研究[J]. 材料保护,2020, 53(7): 16-22.
    [12] 王昱,陈乐,陈寰,等. 锆合金管表面Cr涂层的室温与高温拉伸性能研究[J]. 材料保护,2020, 53(7): 61-66.
    [13] BISCHOFF J, DELAFOY C, CHAARI N, et al. Cr-coated cladding development at Framatome[C]//Proceedings of TopFuel 2018 - Light Water Reactor (LWR) Fuel Performance Meeting 2018. Prague: HAL, 2018.
    [14] 杨健乔,恽迪,刘俊凯. 铬涂层锆合金耐事故燃料包壳材料事故工况行为研究进展[J]. 材料导报,2022, 36(1): 20080283.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-19
  • 修回日期:  2022-07-05
  • 刊出日期:  2023-04-15

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