退火温度对核电站“铠甲”锆合金管材力学性能和第二相的影响

摘要

锆合金是核反应堆中不可或缺的“铠甲”材料，负责包裹核燃料，承受高温、高压和辐射的极端环境。为实现我国核电站关键锆材的自主可控，本研究对比了不同退火温度下国产与进口Zr-4合金管材的性能变化。结果发现，当退火温度升高至490℃并保温3 h后，国产管材在400℃高温下的屈服强度和抗拉强度显著提升，分别达到176和324 MPa，与进口产品性能相当。通过电子显微镜观察发现，国产与进口管材中的第二相粒子在结构、尺寸和成分上高度一致，主要为富铁铬的Zr（Fe, Cr）₂相。这一研究不仅揭示了退火温度—微观组织—力学性能之间的内在联系，也为国产锆合金热处理工艺的优化提供了重要依据，推动核电关键材料走向国产化。

基金资助

陕西省创新能力支撑计划资助项目（2023-CX-PT-25）