冲击磨损性能

燃料包壳管在工作过程中会受到复杂内外压力的影响,Zr-4合金1Cr5Mo合金管是水冷动力堆燃料棒的包壳材料.产生的压力差致使包壳管的微幅振动,微幅振动问题是影响核反应堆包壳管使用寿命的主要因素之一。本文通过模拟冲击磨损试验来揭示Zr-4合金包壳管损伤机理,为研究流质振动引发的冲击磨损损伤失效问题提供一定理论支持,因此本文研究具有重要的工程应用价值。本文采用JDPI-50冲击磨损试验机,研究了核电燃料棒包壳管材Zr-4合金的冲击磨损性能及损伤机理。

Zr-41Cr5Mo合金管试件与Incone1718镍合金平板配副,分别在干态和水介质中,选择冲击频率为10Hz,冲击载荷分别为10N20N和40N,冲击次数为0.5105至10105,进行冲击磨损试验。试验结束后采用光镜(OM,型号：OLYMPUS-BX60MJSM-7001F型扫描电子显微镜(SEMContourGT光学轮廓仪、电子能谱仪(EDX对磨痕形貌进行微观分析。结果表明：1载荷增大,冲击次数增加,试件Zr-4合金管冲击接触面积和深度逐渐增大,冲击损伤加剧。

1Cr5Mo合金管荷载一定时,冲击次数增加,损伤面磨屑含氧量经历较快增长、增速放缓以及基本稳定的变化过程。3较大载荷和冲击次数下,随着冲击次数持续增加,冲击磨损的损伤机理主要表现为塑性变形、磨损氧化和疲劳剥落的逐次出现、相互转换和协同作用。4干态和水介质中的冲击磨损机理有明显差异。干态条件下,Zr-4合金包壳管表面的冲击损伤以疲劳剥落和磨损氧化的相互转换和协同作用为主要损伤机制；水介质中,疲劳剥落和磨粒磨损是Zr-4合金包壳管的主要损伤机制。

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