Page 17 - 理化检验-物理分册2024年第六期

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试验与研究 DOI:10.11973/lhjy-wl230177

Zirlo 合金和 M5 合金的微观组织和微区成分

杜艳华 ，蔡振方 ，郭 洪 ，池春霞 ，王红波 ，董 青 1,2
2
2
1,2
1,2
1,2
（1.中核新型材料研究与应用开发重点实验室，包头 014035；2.中核北方核燃料元件有限公司，包头 014035）
摘 要：利用高分辨透射电子显微镜和能谱仪对Zirlo合金和M5合金进行了微观组织和微区成分
分析。结果表明：M5合金中圆球状的第二相弥散分布在晶界上和晶粒内，尺寸约为50 nm；第二相
的主要成分为 Zr元素和Nb元素， 第二相为体心立方结构的β-Nb相；在Zirlo合金中弥散分布着两种
尺寸不同的第二相粒子，一种为体心立方结构的β-Nb，尺寸为20~40 nm；另一种为密排六方结构的
Fe 2 Nb 0.4 Zr 0.6 相，尺寸约为100 nm。
关键词： 锆合金；微观组织；微区成分；第二相粒子；傅里叶变换
中图分类号：TG115.2；TB31 文献标志码：A 文章编号：1001-4012(2024)06-0001-04
Microstructure and micro-area composition of Zirlo alloy and M5 alloy

DU Yanhua , CAI Zhenfang , GUO Hong , CHI Chunxia , WANG Hongbo , DONG Qing 1,2
1,2
2
1,2
1,2
2
(1. CNNC Key Lab of New Materials Research and Application Development, Baotou 014035, China;
2. China North Nuclear Fuel Co., Ltd., Baotou 014035, China)
Abstract: The microstructure and micro-area composition of Zirlo alloy and M5 alloy were analyzed by high-
resolution transmission electron microscope and energy dispersive spectrometer. The results show that the spherical
second phase in M5 alloy was dispersed on the grain boundary and in the grain, and the size was about 50 nm. The main
components of the second phase were Zr element and Nb element, and the second phase was β-Nb phase with body-
centered cubic structure. Two kinds of second phase particles with different sizes were dispersed in Zirlo alloy. One was
β-Nb with body-centered cubic structure, and the size was 20－40 nm. The other was Fe Nb Zr phase with a close-
2 0.4 0.6
packed hexagonal structure, with a size of about 100 nm.
Keywords: zirconium alloy; microstructure; micro-area composition; second phase particle; fourier transform

锆元素的核性能优异，热中子吸收截面小，在蒸 锆合金具有重要意义。
汽和高温、高压水中具有良好的耐腐蚀性能，同时还
1 试验方法
具有良好的加工性能和力学性能，被广泛应用于核
Zirlo合金和M5合金的名义和实测化学成分如
反应堆的包壳和结构材料中。随着核电技术的发展，
表1所示。
对包壳-锆合金的性能提出了更高的要求。各国都
在研发新锆合金，从20世纪80年代开始，新锆合金 表1 Zirlo合金和M5合金的化学成分 %
的研究大大加快了锆合金的发展进程，目前已经应 质量分数
项目
用的有Zirlo、E635、N18、N36和Zr-Nb-Cu系锆合金 Sn Nb Fe Cr O Zr
等 [1-3] 。为了更好地了解和使用新锆合金，有必要对 名义值 1.0 1.0 0.1 — — 余量
Zirlo合金
其微观组织进行分析。笔者利用高分辨透射电子显 实测值 0.98 1.02 0.12 — — 余量
微镜和能谱仪对Zirlo合金和M5合金进行了微观组 名义值 — 1.00 — — 0.12 余量
M5合金
织和微区成分分析，结果对将来更好地研发和应用 实测值 — 0.99 — — 0.13 余量
Zirlo合金和M5合金管材试样的制备过程为：用
收稿日期：2023-06-27
线切割机从试样上切割下5 mm长的管材；沿中心
作者简介：杜艳华（1975-） ，女，硕士，正高级工程师，主要从事
线将管材平均分成2份，将其压平；用水磨砂纸将压
材料物理检测工作，ambition200966@163.com
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