Page 139 - 《摩擦学学报》2021年第3期

428 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

2.4
(b1)
(a1) Pristine + 30 dpa Kr + 1.6 3 MeV 1.4 (c1)
Friction coefficient 1.6 10 dpa Zr + 30 dpa Zr + Friction coefficient 1.2 Pristine Friction coefficient 1.0 Pristine
2.0
10 dpa Kr
1.2
1.2
0.8
0.8
0.8
0.6
2+
0.4
3 MeV Au
11+
Fe
0.0
0.0 0.4 Au 13+ 0.4 1 MeV Au + 2+
3+
Ni
5 MeV Au
0.2
0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000
Number of cycles Number of cycles Number of cycles
12 (a2) 7 (b2) 8 (c2)
Wear rate×10 −6 /[mm 3 /(Nm)] 8 6 4 Wear rate×10 −6 /[mm 3 /(Nm)] 6 5 4 Wear rate×10 −6 /[mm 3 /(Nm)] 7 6 5
10
0 2 3 4 3
Pristine 30 dpa Kr 10 dpa Zr 30 dpa Zr + Pristine Irrdiation ion species Ni 13+ Pristine Number of cycles×10 4 5 MeV
+
+
+
Au
2+
11+
Fe
3 MeV
1 MeV
10 dpa Kr
Sample

[11, 40]
Fig. 5 Changes of tribological behavior of Zr-4 alloy under different irradiation conditions
图 5 不同辐照条件下Zr-4合金摩擦学行为变化 [11, 40]
(a1) Pristine (a2) I-i (d) 2.0
Dislocation
1.6 Pristine
I-i 0.1 dpa
Dislocation 0.3 dpa
I-ii 1.2 0.5 dpa
Dislocation Friction coefficient 1 dpa
Precipitate 0.8 3 dpa
10 nm 5 nm I-ii 5 dpa
(b1) Precipitate 3 dpa (b2) II-i Disorder area 0.4 10 dpa
II-i Disorder area
0.0
0 2 4 6 8 10 12 14
Dislocation loops Number of cycles/×10 3
II-ii II-ii (e) 2.0
Disorder area Exp assoc fit of wear rate
Boundary
1.6
Friction coefficient 0.8
10 nm 5 nm
Disorder area
(c1) 10 dpa (c2) 1.2
III-i
Dislocation loops
III-ii 0.4
Amorphous
0.0
10 nm 5 nm −1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Damage level/dpa

[12]
Fig. 6 Changes of microstructure and tribological behavior of Zr-4 alloy under different dpa
图 6 不同dpa下Zr-4合金微观结构及摩擦学行为变化 [12]
2.2.3 腐蚀对锆合金燃料包壳微动磨损行为的影响 性，加剧腐蚀. 一般来讲，平均腐蚀速率与辐照通量近
25
2
核反应堆中锆合金包壳管的腐蚀也是影响锆合金包 似成正比，当辐照注量达到10 n/m 后平均腐蚀速率
壳磨损的重要因素. 高温高压冷却水(360 ℃/18.6 MPa) 可提高至两倍. 另外，核反应堆内中子辐照使冷却剂
循环过程中会不断腐蚀锆合金包壳表面 [41-44] . 强中子 中水分子电离或激发，产生电子、带正电的水离子
+
*
辐照对锆合金微观组织造成损伤，在金属中产生大量 (H O )和处于激发状态的水分子(H O )，经过一系列
2
2
缺陷，使得锆合金的腐蚀电位发生变化而降低其稳定 的化学反应过程，生成一些相应的辐解产物，其中，产