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硕士学位论文


Zr-702 和 YZ-1 锆合金的原子氧效应研究

EFFECTS OF ATOMIC OXYGEN ON
Zr-702 AND YZ-1 ZIRCONIUM ALLOY



李立群












哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号:V45 学校代码:10213
国际图书分类号:620 密级:公开





工学硕士学位论文


Zr-702 和 YZ-1 锆合金的原子氧效应研究




硕士研究生: 李立群
导师: 刘勇副教授
申请学位: 工学硕士
学科: 空间材料与制备
所在单位: 材料科学与工程学院
答辩日期: 2012 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: V45
: 620



Dissertation for the Master Degree in Engineering



EFFECTS OF ATOMIC OXYGEN ON
Zr-702 AND YZ-1 ZIRCONIUM ALLOY





Candidate: Li Liqun
Supervisor: Associate Prof. Liu Yong
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Space Materials and Processing
Affiliation: School of Material Science and
Engineering
Date of Defence: July, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
本文利用微波源原子氧设备对 Zr-702 及 YZ-1 锆合金进行了原子氧暴露试
验。对原子氧暴露试样的质量变化、表面纳米硬度、动态拉伸、电化学耐腐蚀
性能及摩擦学性能等进行了测试。利用扫描原子力显微镜(AFM)、扫描电子显
微镜(SEM)、 X 射线衍射(XRD)、 X 射线光电子能谱仪(XPS)对暴露表面
的表面形貌、残余应力、化学成分及相组成进行了分析,以探究 Zr-702 及 YZ-1
锆合金的原子氧侵蚀效应与机理。
研究结果表明,原子氧对 Zr-702 和 YZ-1 锆合金具有侵蚀效应,造成质量
损失和粗糙度的降低。原子氧暴露对拉伸性能及断裂机制没有明显影响,但是
造成 Zr-702 和 YZ-1 锆合金的的摩擦系数和磨损量略有升高。Zr-702 和 YZ-1
锆合金表面抗腐蚀的能力在原子氧暴露后会得到提高。原子氧提高 YZ-1 锆合
金抗纳米划擦能力,表面硬度则随着原子氧注量的提高而先上升后下降。原子
氧降低 Zr-702 的表面硬度。随着原子氧暴露注量的增加,Zr-702 和 YZ-1 锆合
金的表面残余应力而先下降后上升。在原子氧暴露过程中,表面氧化和表面 ZrO2
的剥离两个过程同时存在,且相互竞争,引起表面 ZrO2 的含量呈波动性变化,
造成原子氧效应随注量呈现非单调变化和一定分散性。

关键词:原子氧效应;Zr-702;锆合金;氧化;显微组织




- I -
Abstract
Abstract
Atomic oxygen (AO) exposure test was conducted on Zr-702 and YZ-1
Zirconium alloy using a microwave induced atomic oxygen facility. The mass loss,
surface nano-hardness, dynamic tensile property, electro-mechanical erosion
resistance, residual stress and tribological property were measured for the exposed
specimens. The surface micro-morphology, position, and phase
constitution of the exposed surface were