金属学报  2011, Vol. 47 Issue (2): 163-168    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2010.00352

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添加Cu对M5合金在500℃过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响

李士炉1), 姚美意1), 张欣1), 耿建桥1), 彭剑超2), 周邦新1)

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

EFFECT OF ADDING Cu ON THE CORROSION RESISTANCE OF M5 ALLOY IN SUPERHEATED STEAM AT 500℃

LI Shilu1), YAO Meiyi1), ZHANG Xin1), GENG Jianqiao1), PENG Jianchao2), ZHOU Bangxin1)

1) Institute of Materials, Shanghai University, Shanghai 200072 2) Key Laboratory for Advanced Micro-Analysis, Shanghai University, Shanghai 200444

李士炉 姚美意 张欣 耿建桥 彭剑超 周邦新. 添加Cu对M5合金在500℃过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响[J]. 金属学报, 2011, 47(2): 163-168.
, , , , , . EFFECT OF ADDING Cu ON THE CORROSION RESISTANCE OF M5 ALLOY IN SUPERHEATED STEAM AT 500℃[J]. Acta Metall Sin, 2011, 47(2): 163-168.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(845 KB)   摘要: 用高压釜腐蚀实验研究了添加0.05%-0.5%Cu(质量分数)对M5(Zr-1%Nb)合金在500 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响; 用TEM和SEM分别观察了合金基体和腐蚀后氧化膜的显微组织. 结果表明: Cu含量低于0.2%时, 随着Cu含量的增加, 合金的耐腐蚀性能得到明显改善; 继续提高Cu含量则对进一步改善合金耐腐蚀性能的作用不明显. Cu含量不超过0.2%时, Cu主要固溶在α-Zr基体中; 当Cu含量高于0.2%时, Cu除了固溶在α-Zr基体中之外, 其余的Cu主要以Zr2Cu型第二相析出. 固溶在α-Zr基体中的Cu, 在α-Zr被氧化后可以延缓氧化膜中空位扩散凝聚形成孔隙和孔隙发展成为微裂纹的过程, 增加氧化膜的致密度, 从而提高合金的耐腐蚀性能. 可见, 对M5合金耐腐蚀性能影响起主要作用的是固溶在α-Zr中的Cu, 而不是含Cu第二相. 关键词 ： 锆合金,  Cu含量,  耐腐蚀性能,  显微组织     Abstract：The effect of Cu content on the corrosion resistance of Zr-1%Nb-xCu (x=0.05%-0.5%, mass fraction) was investigated in superheated steam at 500 ℃ and 10.3 MPa by autoclave tests. The microstructures of the alloys and oxide films on the corroded specimens were observed by TEM and SEM, respectively. The results showed that when the Cu content was below 0.2%, the corrosion resistance of the alloys was markedly improved with the increase of Cu content, while further addition of Cu did not lead to a further improvement in the corrosion resistance. When the Cu content was below 0.2%, the Cu mainly dissolved in the α-Zr matrix. And when the Cu content was more than 0.2%, part of Cu precipitated as Zr2Cu second phase particles. When the α-Zr matrix was oxidized, the Cu dissolved in the α-Zr could delay the process that the vacancies in the oxide film diffused and coalesced to form pores, and the pores developed into micro-cracks. Therefore, the corrosion resistance of the alloys was enhanced. It can be concluded that the Cu concentration in the α-Zr matrix, rather than the second phase particles containing Cu, is the main reason that the addition of Cu improves the corrosion resistance of M5 alloy in superheated steam at 500 ℃ and 10.3 MPa. Key words： zirconium alloy    Cu content    corrosion resistance    microstructure 收稿日期: 2010-07-14      基金资助: 国家自然科学基金项目50871064和50971084, 国家高新技术发展计划2008AA031701, 上海市自然科学基金项目09ZR1411700及上海市重点学科建设项S30107资助 作者简介: 李士炉, 男, 1985年生, 硕士生 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 李士炉 姚美意 张欣 耿剑桥 彭剑超 周邦新 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2010.00352      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2011/V47/I2/163 [1] Park J Y, Choi B K, Yoo S J, Jeong Y H. J Nucl Mater, 2006; 359: 59 [2] Park J Y, Yoo S J, Choi B K, Jeong Y H. J Alloys Compd, 2007; 437: 274 [3] Hong H S, Moon J S, Kim S J, Lee K S. J Nucl Mater, 2001; 297: 113 [4] Jeong Y H, Kim H G, Kim T H. J Nucl Mater, 2003; 317: 1 [5] Kim J M, Jeong Y H. J Nucl Mater, 1999; 275: 74 [6] Charquet D, Hahn R, Ortlieb E, Gros J P, Wadier J F. In: Van Swam L F P, Eucken C M eds., Zirconium in the Nuclear Industry: 8th International Symposium, ASTM STP 1023, Baltimore: ASTM International, 1988: 405 [7] Anada H, Takeda K. In: Sabol G P, Bradley E R eds., Zirconium in the Nuclear Industry: 11th International Symposium, ASTM STP 1295, Ann Arbor: ASTM International, 1996: 35 [8] Wadman B, Lai Z, Andr´en H O, Nystr¨om A L, Rudling P, Pettersson H. In: Garde A M, Bradley E R eds., Zirconium in the Nuclear Industry: 10th International Symposium, ASTM STP 1245, Ann Arbor: ASTM International, 1994: 579 [9] Jeong Y H, Lee K O, Kim H G. J Nucl Mater, 2002; 302: 9 [10] Kim H G, Jeong Y H, Kim T H. J Nucl Mater, 2004; 326: 125 [11] Jeong Y H, Kim H G, Kim D J. J Nucl Mater, 2003; 323: 72 [12] Abe T, Shimono M, Ode M, Onodera H. Acta Mater, 2006; 54: 909 [13] Yang W D. Reactor Materials Science. 2nd Ed., Beijing: Atomic Energy Press, 2006: 260 (杨文斗. 反应堆材料学. 第二版. 北京: 原子能出版社, 2006: 260) [14] Zhou B X, Li Q, Yao M Y, Liu W Q. Nucl Power Eng, 2005; 26: 364 (周邦新, 李 强, 姚美意, 刘文庆. 核动力工程, 2005; 26: 364) [15] Zhou B X, Li Q, LiuWQ, YaoMY, Chu Y L. Rare Metal Mat Eng, 2006; 35: 1009 (周邦新, 李强, 刘文庆, 姚美意, 褚于良. 稀有金属材料与工程, 2006; 35: 1009) [16] Zhou B X, Li Q, Yao M Y, Liu W Q, Chu Y L. J ASTM Intl, 2008; 5: 360 [1] 张雷雷, 陈晶阳, 汤鑫, 肖程波, 张明军, 杨卿. K439B铸造高温合金800℃长期时效组织与性能演变[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1253-1264. [2] 卢楠楠, 郭以沫, 杨树林, 梁静静, 周亦胄, 孙晓峰, 李金国. 激光增材修复单晶高温合金的热裂纹形成机制[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1243-1252. [3] 孙蓉蓉, 姚美意, 王皓瑜, 张文怀, 胡丽娟, 仇云龙, 林晓冬, 谢耀平, 杨健, 董建新, 成国光. Fe22Cr5Al3Mo-xY合金在模拟LOCA下的高温蒸汽氧化行为[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 915-925. [4] 司永礼, 薛金涛, 王幸福, 梁驹华, 史子木, 韩福生. Cr添加对孪生诱发塑性钢腐蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 905-914. [5] 吴东江, 刘德华, 张子傲, 张逸伦, 牛方勇, 马广义. 电弧增材制造2024铝合金的微观组织与力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 767-776. [6] 张东阳, 张钧, 李述军, 任德春, 马英杰, 杨锐. 热处理对选区激光熔化Ti55531合金多孔材料力学性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 647-656. [7] 李殿中, 王培. 金属材料的组织定制[J]. 金属学报, 2023, 59(4): 447-456. [8] 廖京京, 张伟, 张君松, 吴军, 杨忠波, 彭倩, 邱绍宇. Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在过热蒸汽中的周期性钝化-转折行为[J]. 金属学报, 2023, 59(2): 289-296. [9] 朱智浩, 陈志鹏, 刘田雨, 张爽, 董闯, 王清. 基于不同 α / β 团簇式比例的Ti-Al-V合金的铸态组织和力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1581-1589. [10] 芮祥, 李艳芬, 张家榕, 王旗涛, 严伟, 单以银. 新型纳米复合强化9Cr-ODS钢的设计、组织与力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1590-1602. [11] 葛进国, 卢照, 何思亮, 孙妍, 殷硕. 电弧熔丝增材制造2Cr13合金组织与性能各向异性行为[J]. 金属学报, 2023, 59(1): 157-168. [12] 彭立明, 邓庆琛, 吴玉娟, 付彭怀, 刘子翼, 武千业, 陈凯, 丁文江. 镁合金选区激光熔化增材制造技术研究现状与展望[J]. 金属学报, 2023, 59(1): 31-54. [13] 杨天野, 崔丽, 贺定勇, 黄晖. 选区激光熔化AlSi10Mg-Er-Zr合金微观组织及力学性能强化[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1108-1117. [14] 张鑫, 崔博, 孙斌, 赵旭, 张欣, 刘庆锁, 董治中. Y元素对Cu-Al-Ni高温形状记忆合金性能的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(8): 1065-1071. [15] 刘仁慈, 王鹏, 曹如心, 倪明杰, 刘冬, 崔玉友, 杨锐. 700℃热暴露对 β 凝固 γ-TiAl合金表面组织及形貌的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(8): 1003-1012. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed