Sn含量对Zr-Sn-0.2Fe-0.1Cr合金高温蒸气氧化行为的影响

摘要：

锆合金的高温蒸气氧化行为是失水事故下需要重点关注的问题之一.为了研究Sn对锆合金高温蒸气氧化行为的影响,开展了不同 Sn 含量的 SH12(Zr-0.75Sn-0.2Fe-0.1Cr,质量分数,％)和 Zr-4(Zr-1.5Sn-0.2Fe-0.1Cr)合金在模拟失水事故工况下1000、1050、1100和1200℃的高温蒸气氧化试验.采用光学显微镜、电子探针、显微硬度计分析了氧化样品的显微组织以及氧化前后样品的显微硬度.结果表明:低Sn的SH12比高Sn的Zr-4合金的抗高温蒸气氧化性能更好,这说明降低Sn含量可以改善锆合金的抗高温蒸气氧化性能.氧化前,SH12合金的显微硬度低于Zr-4合金,而氧化后SH12合金基体的显微硬度明显高于Zr-4合金,与氧化后SH12合金基体中的氧含量高于Zr-4合金的结果相吻合,这说明Sn有抑制氧在Zr基体中扩散的作用.通过第一性原理计算,发现Sn容易与O结合,从而抑制了O在锆基体中的扩散,这合理解释了氧化后SH12合金中的氧含量比Zr-4合金高的原因.

关键词：锆合金、失水事故、高温蒸气氧化、氧的扩散、第一性原理方法

所属期刊栏目：52

分类号：TL341;TG146.4+14(核反应堆工程)

资助基金：国家自然科学基金;上海大学高效能计算中心及上海智能计算系统工程技术研究中心

在线出版日期：2023-05-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1062-1072