本文關(guān)鍵詞：Zr-4合金管與Incone1718沖擊磨損性能及損傷機(jī)理研究

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【摘要】：Zr-4合金是水冷動(dòng)力堆燃料棒的包殼材料,燃料包殼管在工作過(guò)程中會(huì)受到復(fù)雜內(nèi)外壓力的影響,產(chǎn)生的壓力差致使包殼管的微幅振動(dòng),微幅振動(dòng)問(wèn)題是影響核反應(yīng)堆包殼管使用壽命的主要因素之一。本文通過(guò)模擬沖擊磨損試驗(yàn)來(lái)揭示Zr-4合金包殼管損傷機(jī)理,為研究流質(zhì)振動(dòng)引發(fā)的沖擊磨損損傷失效問(wèn)題提供一定理論支持,因此本文研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文采用JDTRI-50沖擊磨損試驗(yàn)機(jī),研究了核電燃料棒包殼管材Zr-4合金的沖擊磨損性能及損傷機(jī)理。Zr-4合金管試件與Incone1718鎳合金平板配副,分別在干態(tài)和水介質(zhì)中,選擇沖擊頻率為10 Hz,沖擊載荷分別為10N、20N和40N,沖擊次數(shù)為0.5×105至10×105,進(jìn)行沖擊磨損試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后采用光鏡(OM,型號(hào)：OLYMPUS-BX60M、JSM-7001F型掃描電子顯微鏡(SEM)、Contour GT光學(xué)輪廓儀、電子能譜儀(EDX)對(duì)磨痕形貌進(jìn)行微觀分析。結(jié)果表明：(1)載荷增大,沖擊次數(shù)增加,試件Zr-4合金管沖擊接觸面積和深度逐漸增大,沖擊損傷加劇。(2)荷載一定時(shí),沖擊次數(shù)增加,損傷面磨屑含氧量經(jīng)歷較快增長(zhǎng)、增速放緩以及基本穩(wěn)定的變化過(guò)程。(3)較大載荷和沖擊次數(shù)下,隨著沖擊次數(shù)持續(xù)增加,沖擊磨損的損傷機(jī)理主要表現(xiàn)為塑性變形、磨損氧化和疲勞剝落的逐次出現(xiàn)、相互轉(zhuǎn)換和協(xié)同作用。(4)干態(tài)和水介質(zhì)中的沖擊磨損機(jī)理有明顯差異。干態(tài)條件下,Zr-4合金包殼管表面的沖擊損傷以疲勞剝落和磨損氧化的相互轉(zhuǎn)換和協(xié)同作用為主要損傷機(jī)制；在水介質(zhì)中,疲勞剝落和磨粒磨損是Zr-4合金包殼管的主要損傷機(jī)制。
【關(guān)鍵詞】：核電材料 Zr-4合金 核燃料包殼管 沖擊磨損 損傷機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG115.58;TL341
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 引言11-20
• 1.1.1 工程應(yīng)用背景13-16
• 1.1.2 鋯合金的發(fā)展應(yīng)用16-18
• 1.1.3 流質(zhì)振動(dòng)概述18-20
• 1.2 沖擊磨損概述20-24
• 1.2.1 沖擊磨損的特點(diǎn)20-22
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀22-24
• 1.3 論文研究的意義、目的和內(nèi)容24-26
• 1.3.1 本論文的研究意義和目的24
• 1.3.2 本論文的研究?jī)?nèi)容24-26
• 第2章 試驗(yàn)材料和方法26-31
• 2.1 試驗(yàn)材料的選擇和制備26-27
• 2.2 沖擊磨損試驗(yàn)裝置和參數(shù)27-29
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)及工作原理28
• 2.2.2 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)28-29
• 2.2.3 主要技術(shù)參數(shù)29
• 2.2.4 試驗(yàn)參數(shù)29
• 2.3 沖擊磨損機(jī)理分析方法29-31
• 2.3.1 磨痕形貌分析29-30
• 2.3.2 磨痕輪廓分析30
• 2.3.3 磨痕表面分析30
• 2.3.4 磨痕斷面分析30-31
• 第3章 干態(tài)下Zr-4合金包殼管的沖擊磨損試驗(yàn)31-41
• 3.1 沖擊磨損材料損失分析31-33
• 3.1.1 沖擊次數(shù)對(duì)材料損失的影響31-32
• 3.1.2 沖擊載荷對(duì)材料損失的影響32-33
• 3.2 沖擊次數(shù)對(duì)沖擊磨損行為的影響33-39
• 3.2.1 磨痕形貌分析33-37
• 3.2.2 磨痕的EDX能譜37-39
• 3.3 沖擊載荷對(duì)沖擊磨損行為的影響39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 水介質(zhì)中Zr-4合金包殼管的沖擊磨損試驗(yàn)41-53
• 4.1 沖擊磨損材料損失分析41-42
• 4.1.1 沖擊次數(shù)對(duì)材料損失的影響41-42
• 4.1.2 沖擊載荷對(duì)材料損失的影響42
• 4.2 沖擊次數(shù)對(duì)沖擊磨損行為的影響42-47
• 4.2.1 磨痕形貌分析42-46
• 4.2.2 磨痕的EDX能譜46-47
• 4.3 沖擊載荷對(duì)沖擊磨損行為的影響47-51
• 4.3.1 磨損形貌分析47-50
• 4.3.2 磨痕的EDX能譜50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第5章 兩種條件下Zr-4合金包殼管的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析53-62
• 5.1 磨痕形貌對(duì)比分析53-55
• 5.2 干態(tài)和水介質(zhì)中沖擊磨損行為對(duì)比分析55-59
• 5.2.1 磨痕面積對(duì)比分析55-56
• 5.2.2 損傷機(jī)理對(duì)比分析56-59
• 5.3 干態(tài)和水中Inconel718沖擊塊的磨損對(duì)比分析59-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文70

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1 楊凱;Zr-4合金管與Incone1718沖擊磨損性能及損傷機(jī)理研究[D];西南交通大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：579869