由于具有良好的抗腐蚀性能和力学性能,铀铌合金受到广泛关注。目前通常采用铸造的方法制备铀铌合金,这种方法必然会造成材料内部晶粒组织粗大不均匀。晶粒尺寸对材料的性能具有非常重要的影响。通常情况下,材料的强度随着晶粒尺寸的减小而升高。晶粒尺寸不同,材料的表面和内部状态存在差异,因而具有不同的电化学行为。迄今为止,关于晶粒细化对铀铌合金性能影响的研究报道很少。因此,系统研究铀铌合金晶粒细化及其对性能的影响具有重要的学术意义。本文采用冷轧方法制备了不同变形量的U-5.5 wt.%Nb合金样品。采用金相显微镜、X射线衍射(XRD)、聚焦离子束以及透射电子显微镜(TEM)研究了变形和热处理过程中U-5.5 wt.%Nb合金的微观组织演变规律。采用微观硬度和金相显微镜研究了变形样品的再结晶和晶粒长大行为。采用力学试验机对两种晶粒尺寸的U-5.5 wt.%Nb合金样品进行准静态拉伸,并采用扫描电子显微镜(SEM)进行断口分析,研究了晶粒细化对样品力学性能的影响。采用纳米压痕仪研究了晶粒细化对U-5.5 wt.%Nb合金微观力学性能的影响。采用电化学方法测试了两种晶粒尺寸样品的开路电位、交流阻抗谱以及动电位极化曲线,并采用SEM和能谱分析了腐蚀形貌以及成分分布,研究了晶粒细化对样品电化学行为的影响。主要研究结论如下:轧制过程中,晶粒沿着轧制方向被压扁拉长,随着变形量增加,晶粒和夹杂逐渐破碎,晶界变得模糊,晶粒内部出现亚结构。轧制态样品的衍射峰发生了宽化。变形量越大、退火温度越高或者退火时间越长越容易发生再结晶。变形量越大,再结晶后晶粒越细小。变形量相同,提高退火温度或者延长退火时间,再结晶后晶粒逐渐长大。通过轧制热处理的方法,制备出了平均晶粒尺寸为4.3μm的U-5.5 wt.%Nb合金,并且样品仍为典型的α"单相结构。晶粒细化后,样品中的马氏体以及晶体结构未发生变化。晶粒细化后,溶质原子在晶界处发生了富集,铀元素的相对含量随着与晶界的距离减小而减小,在晶界处的相对含量最低。750℃C下保温不同时间后,合金样品的再结晶动力学符合经典的S曲线,再结晶指数n=1.584,再结晶激活能为314.47～555.84 kJ/mol。合金样品在700℃C和750℃C下的晶粒生长指数分别为2.24和2.21。合金样品退火30 min和60 min后的晶粒长大激活能分别为Q30min=211.72 kJ/mol 和 Q60min=186.56 kJ/mol。晶粒细化后,U-5.5 wt.%Nb合金样品的屈服强度降低了 5.75%,抗拉强度降低了5.60%,延伸率提高了 30.06%,断面收缩率提高了 33.75%。纳米压痕实验结果表明,晶粒细化后材料的硬度值和弹性模量值分别减少了 11.8%和21.8%。在中性和碱性溶液中,粗晶和细晶样品都表现出了典型的活化-钝化-过钝化腐蚀行为。晶粒细化后,样品具有更宽的钝化区以及更高的击穿电压。在酸性溶液和3.5 wt%NaCl溶液中,粗晶和细晶样品均未出现钝化行为。在NaCl溶液中,样品均很快发生了点蚀,晶粒细化后样品的点蚀电位升高。晶粒细化后样品的阻抗值更大,腐蚀电流密度更低,抗腐蚀性能增强。