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1、西安工业大学2012.06.09Zr-4合金显微组织结构分析学院：材料与化工学院专业：材料加工工程姓名：王富广学号: 1103210142Zr-4合金显微组织结构分析摘要:利用XRD,SEM和TEM对Zr-4合金的组织进行了分析,实验结果表明Zr-4合金中主要以Zr为主还溶有少量Cr,Sn,Cu元素，Zr-4中主要物相为-Zr相。关键词:Zr-4合金;组织结构锆合金被广泛应用于核电工业而且是新一代核反应堆的潜在材料3。在核应用方面,锆合金具有优良的机械性能和耐腐蚀性能。锆合金通常用作核燃料的包壳材料。Zr-2合金是沸水堆中燃料元件使用的包壳材料, Zr-4合金是目前我国大多数压水堆中燃料元件使
2、用的包壳材料。Zr-4合金性能的提高对整个核工业的发展有着重要的意义。本实验对Zr-4合金基本的组织结构进行了研究,以期望对Zr-4其它方面的研究提供参考。1。实验方法试验用样品是工厂生产的Zr-4材料。1。1金相组织观察采用奥林帕斯金相显微镜对Zr-4合金进行组织观察,偏光模式，将Zr-4样品研磨至1 000#砂纸,使用抛光膏进行机械抛光后用5%HF+20%HNO3+75%H2O(体积分数),室温下腐蚀1 min。1。2 XRD实验对试验合金进行X射线衍射分析,X射线衍射实验在D8ADVANCEX型射线衍射仪上进行,衍射参数为:铜靶Ka,电压40 kV,电流40mA。1。3扫描和透射实验对腐
3、蚀后的实验合金用S-3400型扫描电镜观察组织结构。从实验合金上线切割出0.5 mm的薄片,经机械研磨到100m后剪出一个3的圆片,再经抛光凹坑,最后离子剪薄。用JEM2010高分辨透射电镜对样品进行观察。2 结果及分析2。1金相结果及分析金相显微镜500倍观察到的组织如图1所示,从图1中可以看出,样品为均匀的等轴晶,粒度尺寸为5m左右;由于晶粒无规排列,该截面中不同晶粒的尺寸差异较大。2。 2XRD结果及分析利用X-ray衍射分析仪获得试验合金x射线衍射图,如图2所示通过对x射线衍射图中的峰值与PDF卡片对比后知其物相为密排六方结构的-Zr。各衍射峰对应的晶面已在图中标出。分析中只发现-Zr
4、对应的衍射峰,没有发现Cr和Sn等化合相所对应的衍射峰值。说明Zr-4合金中主要以-Zr相为主没有其他化合相或其含量较少。2。3扫描观察结果及分析图3为扫描电镜组织照片。由组织照片可以看出晶粒较为均匀,晶粒尺寸在0.5-1.0m之间。待添加的隐藏文字内容22。4透射结果及分析利用透射电镜得到实验合金的形貌及衍射如图4所示。对其形貌观察可以看到清晰的晶界,少量的第二相分布在晶内,电子衍射斑点经与标准PDF卡片对比知其为-Zr,晶体结构为密排六方结构,晶带轴为0111方向,1=2=4948利用透射电镜获得基体能谱如图5所示。通过基体能谱分析可得:基体中含量以Zr为主,还溶入Cr, Sn, Cu元素
5、。3 结论Zr-4合金中以纯Zr为主还溶有少量Cr, Sn, Cu元素。合金是密排六方结构的-Zr相存在。4 参考文献1张强,张喜燕,李聪等.Zr-4合金的表面晶粒细化研究J.核动力工程2009.(2): 64-672周邦新,李强,姚美意,等。锆-4合金氧化膜中的晶粒形貌观察J.稀有金属材料与工程,2003,32(6):417-4193周邦新,赵文金,等.新锆合金的研究A.PP96中国材料研讨会,生物及环境材料,22C.北京:化学工业出版社,1997:183-1864刘文庆,李强,周邦新,等.显微组织对ZIRLO锆合金耐腐蚀性的影响J.核动力工程,2003,24(1):33-365Foster J P,Dougherty J,BurkeM G, Metal Influence of final recrystallization heat treatmenton Zircaloy24 strip corrosion J. J Nucl Mat,1990,173:164-178
