鋯合金包殼管表面氧化工藝研

摘 要：本文主要開展鋯合金包殼管表面氧化實驗，研究氧化溫度、氧化時間對氧化層厚度的影響，利用金相顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）表征氧化層厚度和氧化層形貌。結(jié)果表明，氧化層厚度隨氧化溫度和氧化時間的增加而增加并且氧化層與基體膜基結(jié)合良好。

關鍵詞：鋯合金包殼管；表面氧化；

中圖分類號：TL341 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-07-00-01

一、引言

以往的實際運行經(jīng)驗表明壓水堆燃料包殼破損的最主要原因是自由的金屬碎屑磨蝕引起的。金屬碎屑導致的燃料棒破損大多發(fā)生在燃料循環(huán)的早期，且大多出現(xiàn)在下端格架以下。隨著包殼管在堆芯中運行過程中氧化或者腐蝕后，包殼管表面硬度增強，破損率顯著降低。經(jīng)過分析，堆內(nèi)以下主要異物材料的硬度要比包殼管材料的硬度大，因此在反應堆循環(huán)中易受磨蝕的區(qū)域（燃料組件下端部格架區(qū)域以及以下區(qū)域）燃料包殼外表面進行了氧化，使得包殼管下端外表面形成了一層氧化層，提高了包殼管硬度和耐磨性。

文中通過正交試驗方法研究氧化溫度、氧化時間對氧化層厚度的影響，利用金相顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）對氧化層進行分析。

二、工藝原理

包殼管外表面氧化是把需要氧化的包殼管部分伸入已加熱并且溫度均勻的感應器內(nèi)，在空氣環(huán)境中進行外表面氧化，內(nèi)表面由于有氬氣進行保護，未進行氧化。

感應加熱的原理是利用交流電流流向被卷曲成環(huán)狀的導體（通常為銅管），由此產(chǎn)生磁束，將金屬放置在其中，磁束就會貫通金屬體，在金屬體內(nèi)部與加熱電流相反的方向產(chǎn)生很大的渦電流，由于被加熱物質(zhì)內(nèi)的電阻產(chǎn)生焦耳熱，使物質(zhì)自身的溫度迅速上升。……