锆合金是水冷核反应堆中用作燃料包壳的一种重要结构材料，腐蚀和吸氢是其应用过程中遇到的两个 重要问题。堆外研究表明，Zr-Nb 系锆合金在 360 ℃/18.6 MPa/0.01 M LiOH 水溶液中会腐蚀加速。为了探 究 Zr-Nb 系锆合金在 LiOH 水溶液中的腐蚀加速机理，本文从三个方面开展了研究：（1）Zr-1Nb-0.2Bi 合 金中的 b-Nb 第二相在 360 ℃/18.6 MPa 去离子水和 0.01 M LiOH 水溶液中的氧化行为；（2）与 Zr-Nb 系 合金中的 b-Nb 第二相成分和结构相同的 90Nb-10Zr 合金在 360 ℃/18.6 Mpa/0.01 M LiOH 水溶液中的氧化 行为；（3）Zr-1Nb 合金在 360 ℃/18.6 MPa 去离子水和 0.01 M LiOH 水溶液中腐蚀吸氢行为。采用 FIB 制 备氧化膜观察用的 TEM 薄样品，用带 EDS 的 HRTEM 进行氧化膜显微组织的研究。 研究结果表明： Zr-1Nb-0.2Bi 合金中的 β-Nb 第二相在去离子水中腐蚀 200 d 时只氧化成了中间产物 四方结构的T-NbO2，而在 LiOH水溶液中腐蚀14 d时就氧化成了T-NbO2和最终产物单斜结构的M-Nb2O5； Nb2O5会与 LiOH 反应生成 LiNbO3, LiNbO3溶于 LiOH 水溶液中，在氧化膜中形成孔隙，加速锆合金的腐 蚀。另外，Zr-1Nb 合金在 0.01 M LiOH 水溶液中的耐腐蚀性能明显低于在去离子水中的，腐蚀 74 d 时样品 表面出现了火山锥形貌；在 LiOH 水溶液中的腐蚀吸氢分数明显低于在去离子水中的，前者腐蚀形成的氧 化膜中的孔隙比后者的多，意味着有更多的腐蚀反应产生的氢要穿过氧化膜扩散到腐蚀介质中，这可以解 释火山锥形貌形成的原因。从吸氢和 β-Nb 第二相氧化的角度提出了 Zr-Nb 系锆合金在 LiOH 水溶液中腐蚀 加速的机理。
长沙市工商行政管理局