核用锆合金腐蚀机理及性能改善

第1章绪论1
1.1核电的发展1
1.2核反应堆与核燃料包壳材料2
1.3核能用锆合金简介5
1.3.1锆的基本性质5
1.3.2核用锆合金5
1.4锆合金水侧腐蚀行为研究概况9
1.4.1水化学对锆合金腐蚀行为的影响9
1.4.2合金成分对锆合金腐蚀性能的影响9
1.4.3热处理对锆合金显微组织和腐蚀性能的影响10
1.5锆合金的腐蚀氧化12
1.5.1锆合金均匀腐蚀的氧化动力学13
1.5.2氧化过程14
1.5.3锆合金的腐蚀机理15
1.5.4氧化膜组织结构16
1.6有关锆合金堆外耐腐蚀性能的研究小结16
参考文献18

第2章锆合金腐蚀性能的研究方法25
2.1实验材料25
2.2高压釜腐蚀实验26
2.2.1腐蚀条件26
2.2.2高压釜实验中用到的仪器26
2.2.3表示腐蚀程度的方法27
2.2.4高压釜实验样品的制备27
2.3分析与测试28
2.3.1合金样品的显微组织及第二相观察28
2.3.2氧化膜组织结构和内应力的观察28

第3章锆合金的腐蚀性能33
3.1引言33
3.2锆合金在含锂水中的耐腐蚀性能34
3.3锆合金在400℃蒸汽中的耐腐蚀性能35
3.4本章小结37
参考文献37

第4章新锆合金基体显微结构与腐蚀性能的关系38
4.1锆合金基体显微组织38
4.2基体显微组织对锆合金耐腐蚀性能的影响42
4.3本章小节43
参考文献44

第5章氧化膜组织结构对腐蚀性能的影响45
5.1引言45
5.2NZ2合金腐蚀生成氧化膜的组织结构46
5.3NZ8合金腐蚀生成氧化膜的组织结构58
5.4本章小结63
参考文献63

第6章氧化膜内残余应力与相结构以及腐蚀性能的关系66
6.1引言66
6.2基本原理67
6.3实验方法68
6.4实验条件及数据处理过程71
6.5实验结果72
6.6分析与讨论74
6.7本章小结76
参考文献76

第7章含Nb新锆合金腐蚀机理的探讨79
7.1Nb在锆合金中作用的机理79
7.2四方相及立方相的稳定机理80
7.2.1氧空位稳定机制80
7.2.2压应力稳定机理85
7.3氧化膜中应力释放机理85
7.4新锆合金的腐蚀机理模型86
参考文献90

第8章石墨烯防腐涂层的制备及性能研究94
8.1引言94
8.2实验材料及方法95
8.2.1实验试剂及材料95
8.2.2实验仪器96
8.2.3样品形貌及结构表征方法96
8.2.4电化学测试方法100
8.3化学气相沉积法制备石墨烯101
8.3.1石墨烯的制备过程101
8.3.2样品形貌及结构表征102
8.4石墨烯改善铜抗腐蚀性能研究108
8.4.1实验过程108
8.4.2抗氧化能性分析109
8.4.3抗腐蚀性能分析110
8.5石墨烯缺陷钝化对铜抗腐蚀性能的影响119
8.5.1实验过程121
8.5.2形貌及结构的表征121
8.5.3极化曲线测试121
8.5.4电化学阻抗测试127
8.6锆合金基底石墨烯的生长131
参考文献132

第9章结论与趋势分析135
9.1主要结论135
9.1.1新锆合金在360℃含锂水和400℃过热蒸汽中的腐蚀行为135
9.1.2基体中合金元素含量及第二相粒子对腐蚀性能的影响136
9.1.3氧化膜晶体结构演变与腐蚀性能的关系136
9.1.4氧化膜内应力变化与腐蚀动力学的关系137
9.1.5石墨烯对金属抗腐蚀性能的改善137
9.2主要创新点138
9.3趋势分析138

附录140
附录1海绵锆（YS/T 397—2015）140
附录2锆及锆合金锭（GB/T 8767—2010）145
附录3锆及锆合金牌号和化学成分（GB/T 26314—2010）149
附录4锆及锆合金板、带、箔材（GB/T 21183—2017）152