Zr-Sn-Nb合金第二相粒子结构特征及显微组织演变

周惦武¹，刘金水¹，毛建中¹，宋建力²

1. 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室2. 中核北方核燃料元件有限公司

摘 要：采用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪结合第一性原理计算,研究Zr-Sn-Nb合金成品带材第二相粒子的结构特征,采用卧式金相显微镜结合Zr-Nb二元合金相图,分析成品带材不同热处理温度条件下显微组织的演变规律。结果表明,Zr-Sn-Nb合金成品带材第二相粒子为椭圆形或圆形,在晶粒内部和晶界呈弥散均匀分布,平均尺寸80.7nm;尺寸较小的第二相为立方结构的β-Nb,尺寸较大的第二相为具有ZrCr₂型六方晶体结构的Zr（Nb,Fe）₂,Nb倾向占据Cr（Ⅱ）位置,Fe倾向占据Cr（Ⅰ）位置;成品带材350℃时具有较好组织稳定性,590℃时显微组织为α-Zr+β-Nb+Zr-Nb-Fe粒子,650℃时显微组织为α-Zr+β-Zr+Zr-Nb-Fe粒子,800℃时显微组织为α-Zr+β-Zr,900℃时显微组织为β-Zr;由于Zr（Nb,Fe）2第二相高温下结构不稳定,650⁸00℃发生溶解,β-Nb第二相随温度升高,其结构稳定性不及β-Zr,但优于α-Zr,因此Zr-Sn-Nb合金成品带材温度较低时,显微组织中的基体相为α-Zr,随着温度的升高,Zr（Nb,Fe）2、β-Nb第二相消失,基体相α-Zr逐渐被β-Zr取代。

关键词：Zr-Sn-Nb合金;Zr(Nb,Fe)2第二相;显微组织;结构稳定性;第一性原理计算;