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Zr-Sn-Nb合金作为一种先进高性能锆合金,因其优异的核性能、力学性能以及耐腐蚀性能被广泛用于制备压水堆燃料组件。锆合金的组织、力学性能以及抗氧化性能关系到核燃料组件的寿命以及反应堆运行的安全可靠性,因此有必要对锆合金的组织与性能进行深入的研究。本文以Zr-1.0Sn-1.0Nb合金带材为研究对象,利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、单轴拉伸以及循环氧化等分析方法,研究了Zr-Sn-Nb合金的显微组织、织构、力学性能以及高温氧化性能。研究结果期望为开发新型锆合金提供有益参考。论文的主要研究结论如下:(1)化学抛光-热染法是一种有效的制备锆合金金相试样的方法,该方法适用于不同处理状态锆合金金相试样的制备。Zr-Sn-Nb合金冷轧退火带材为典型的再结晶退火组织,晶粒呈等轴状,平均晶粒尺寸为3.5μm,第二相均匀弥散地分布于基体内。大尺寸第二相为Zr-Nb-Fe粒子,小尺寸第二相为β-Nb粒子。α/α+β转变温度在600℃左右,α+β/β转变温度在800~900℃之间。(2)Zr-Sn-Nb合金冷轧退火带材呈现明显的{0001}基面双峰织构,其中<0001>方向在ND-TD平面内并向TD方向倾斜约30°,大尺寸晶粒多为{0001}<10(?)0>和{0001}<11(?)0>取向,小尺寸晶粒为{0001}<10(?)0>取向。不完全再结晶是造成大尺寸晶粒与小尺寸晶粒取向差别的主要原因。长时间再结晶退火会促使{0001}<10(?)0>织构向{0001}<11(?)0>织构转变。(3)织构造成了Zr-Sn-Nb合金冷轧退火带材力学性能的各向异性。无论在室温还是在高温环境下,屈服强度在TD方向最高,而抗拉强度在RD方向最高,在45°方向最低。25~300℃,断后延伸率在45°方向最高,TD方向最低;300~400℃,断后延伸率在RD方向最高,TD方向最低。带材的各向异性随着温度的升高逐渐减小。合金在200~400℃之间存在动态应变时效现象,其中在300℃左右最为明显。(4)Zr-Sn-Nb合金在500~900℃高温下的氧化过程大致分为转折前阶段、转折阶段以及转折后阶段。氧化动力学在转折前阶段符合抛物线规律,转折后阶段符合线性或指数规律。随着温度的升高,氧化速率急剧上升,氧化转折时间缩短。500~900℃的氧化转折时间分别为:1.58×105s、1.44×104s、1.15×103s、9×102s、6×102s。氧化膜中裂纹及孔洞等缺陷是造成氧化转折的主要原因,而氧化膜体积的膨胀、晶型的转变是造成裂纹及孔洞萌生的主要诱导因素。