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铀铌合金具有良好的抗腐蚀性和机械力学性能,因此,其在核工程中得以广泛运用。但是,近些年,U-Nb合金的老化行为已引起人们的关注。U-Nb合金的老化来源于两个方面;一是U-Nb合金在贮存过程中发生时效相变引起的;二是材料表面氧化腐蚀引起的化学老化。众所周知,铀是一种非常活泼的金属,在大气环境中,氧气、水蒸气等在金属铀表面发生物理吸附,进一步与铀发生化学反应而产生氧化腐蚀或氢化腐蚀,随着时间延长,氧化腐蚀层厚度逐渐增加,减小了U-Nb合金的有效承载面积,并在腐蚀层内形成大量微裂纹,这可能影响U-Nb合金的力学性能。另外,铀与水汽作用可产生氢,而U-Nb合金的吸氢能力明显高于铀,因此氢会对U-Nb合金的力学性能产生明显影响。我们知道,作为结构材料的铀铌合金其力学性能对使用性能是至关重要的。如果U-Nb合金贮存后由于内部和外部因素的作用导致其力学性能下降到一定程度,则可能带来灾难性的后果。因此,研究铀铌合金的表面腐蚀及其对力学性能的影响有重要的学术价值和现实意义。本文研究了U-2.5wt%Nb合金在60-300℃干燥空气中的氧化行为,并用多种表面分析技术对氧化膜的形貌和结构进行了分析。研究结果表明,在低温下（＜80℃）,U-2.5Nb合金表面氧化膜致密且氧化行为遵循抛物线规律;在100-150℃之间,U-2.5wt%Nb合金氧化行为主要由抛物线-线性规律组成;在200℃以上,U-2.5wt%Nb合金的氧化主要为线性氧化,但在氧化的初期也观察到短暂的抛物线氧化规律。利用XRD、AES和XPS等技术对合金表面氧化膜结构进行了表征。结果表明,在200℃度以下,氧化膜主要由UO2,Nb2O5、NbO组成,但也观察到少量的NbO2存在。XPS研究的结果进一步揭示,合金化没有明显改变金属铀或铌元素的化学环境,铀和铌元素的氧化过程与纯金属相似。温度对氧化层的结构有明显影响,即在高真空条件下,升高温度可使表面氧化层中的氧向体内扩散,从而导致表面氧化物的还原。利用菲克第二定律和界面移动模型,模拟了60℃和80℃抛物线氧化阶段U-2.5wt%Nb合金氧化膜界面的移动过程和氧化层厚度与时间的关系,并与实验结果进行了比较。结果表明,模拟结果与实验结果吻合较好。利用加速腐蚀的实验方法研究了氧化对U-2.5wt%Nb合金拉伸性能的影响以及低温潮湿空气、封闭体系和密封的氮饱和水汽环境中的力学性能变化规律。加速氧化的实验结果表明,氧化造成了试样表面的脆化以及缺陷的增多,对合金的力学性能有明显影响,导致了合金强度和塑性的下降。断口和组织结构分析表明,断裂属混合断裂特征,但不同氧化时间的断口其韧窝断裂和脆性断裂占的比例不同。在200℃实验范围内,U-2.5wt%Nb合金的组织结构和成分没有明显的变化。当潮湿空气和封闭环境中60℃贮存后,合金的强度没有明显的变化,而合金的塑性则有明显的下降趋势。但在45℃条件下,在实验周期内,合金的强度和塑性没有明显的变化。在氮饱和水汽中,研究结果表明,合金的强度和塑性没有变化。这主要是由于在低温下合金与环境的反应速率较慢,产生的氢量很少,以致于在实验周期内未观察到合金的机械性能的变化。从氧化后的动态力学性能应力-应变曲线观察,氧化对合金的动态力学性能产生影响,但产生这种影响的机理以及影响程度都有待进一步研究。