论文部分内容阅读
由于提高合金表面的腐蚀性能具有重要的经济意义,所以世界各国积极探索各种技术来提高合金表面的抗腐蚀性能,其中,采用特定方法在合金表面生成一层致密的陶瓷膜层就是一种十分重要的途径。比较典型的有:各类物理化学气相沉淀技术,预生氧化膜处理技术,阳极氧化技术以及高频感应氧化技术等等。其中,高频感应氧化技术引起了我们特别的关注。这是因为,同其它表面处理技术相比,高频感应氧化技术具有快速精确地控制加热温度;且采用非接触式的加热方式,因而容易得到较为纯净的氧化膜,有利于提高合金的耐腐蚀性能;加热效率高,减小能源消耗;无废气排放,对环境无污染等优点。其它的合金表面处理技术在我国已经有较多的研究和应用,而目前高频感应氧化技术在国际上仍处于保密状态,国内尚未开展对该技术的研究和应用。为提高我国在合金表面防腐上的技术水平,我们就很有必要对此项技术进行相关研究。
锆合金具有良好的机械性能,在核工业、石化工业和医学等领域有着广泛的应用。尤其是具有中子吸收截面积小和抗中子辐照能力强的优点,在核能领域有着十分重要的用途,常常被用于制造核反应堆燃料的包壳。随着我国国民经济的发展,我国对能源的需求十分突出。而加快核电事业的发展对解决我国在能源领域的供求矛盾无疑具有非常重大的现实意义。这些都需要我们在锆合金表面改性处理上进行深入的研究与探索,以提高锆合金的耐磨和抗腐蚀性能。
本文对采用高频感应氧化技术在锆合金表面形成氧化陶瓷膜的工艺参数进行了研究;建立了高频感应氧化处理的氧化动力学模型;此外,为了分析陶瓷膜厚度对反应堆输出功率的影响,还探索性地研究了陶瓷膜厚度与包壳导热系数的定量关系。研究指出:处理时间为3~5min,处理温度为520~600℃,在A介质中所获得的陶瓷膜层的综合性能最为优异。
此外,文中对阳极氧化处理、高压釜预生膜处理以及高频感应氧化处理技术所获得的陶瓷氧化膜层的耐腐蚀性和耐磨性能进行了对比分析。研究结果表明:在400℃,10.3Mpa环境中腐蚀72h后,高频感应氧化处理后的锆合金腐蚀增重只有阳极氧化处理后的Zr-4合金的1/6到1/7,是预生膜氧化处理技术的1/3到1/4,因此,经高频感应氧化技术所获得的陶瓷膜层的耐腐蚀性能更加优良。经高频感应氧化处理,膜层的表面硬度可达到520~ 630HV, 高于阳极氧化处理的340~400HV和预生膜氧化处理的480~530HV,因而其耐磨性能更加优异。