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N18锆合金电解渗氢及渗氢后力学行为研究
摘要
N18锆合金是一种优良的屏蔽材料，具有良好的耐腐蚀性和抗辐射性能，在核工程中应用广泛。本文研究了N18锆合金在电解渗氢和渗氢后的力学性能，采用拉伸和硬度测试方法，分析了渗氢对于N18锆合金力学性能的影响。结果表明，N18锆合金在渗氢后具有良好的强度和塑性，渗氢能显著提高N18锆合金的硬度和抗拉强度。
关键词：N18锆合金；电解渗氢；力学性能；渗氢后
Abstract
N18zirconiumalloyisanexcellentshieldingmaterialwithgoodcorrosionresistanceandradiationresistance,whichiswidelyusedinnuclearengineering.Inthispaper,themechanicalpropertiesofN18zirconiumalloyafterelectrolytichydrogenationandhydrogenationwerestudied.ThetensileandhardnesstestingmethodswereadoptedtoanalyzetheeffectofhydrogenationonthemechanicalpropertiesofN18zirconiumalloy.TheresultsshowthatN18zirconiumalloyhasgoodstrengthandplasticityafterhydrogenation,andhydrogenationcansignificantlyimprovethehardnessandtensilestrengthofN18zirconiumalloy.
Keywords:N18zirconiumalloy;electrolytichydrogenation;mechanicalproperties;hydrogenation
一、研究背景和意义
随着核工程的发展，对于核材料的要求也越来越高。作为一种重要的核材料，锆合金具有良好的耐腐蚀性和抗辐射性能，因此在核燃料棒、核反应堆壳体等领域得到广泛的应用。然而，锆合金在长期使用过程中，会发生氢化现象，导致力学性能下降，对于应用的可靠性产生影响。因此，研究锆合金的氢化行为和氢化后的力学性能，对于保障核工程的安全稳定具有重要意义。
N18锆合金是一种常用的锆合金，具有良好的耐腐蚀性和机械性能，但是其抗氢脆性能较差。通过电解渗氢和氢气渗透处理，可以提高锆合金的抗氢脆性能和力学性能。因此，本研究旨在探究N18锆合金在电解渗氢和氢气渗透后的力学性能，为锆合金的应用提供支持和参考。
二、实验方法
1.实验材料
本实验采用N18锆合金板材为样品进行拉伸和硬度测试。
2.实验设备和方法
（1）电解渗氢处理实验
采用电解硫酸氢钠溶液进行电解渗氢处理。处理条件为电压10V，电流密度0.1A/cm2，处理时间为2h。
（2）氢气渗透处理实验
采用热氢氛围下进行氢气渗透处理。处理条件为温度400℃，气氛中的氢气压力为1.0MPa，处理时间为8h。
（3）拉伸实验
采用万能材料试验机进行拉伸实验，采用标准试样，测试速度为1mm/min，记录拉伸力和位移。
（4）硬度测试
采用Vickers硬度计进行硬度测试，测试条件为负载力300g，停留时间15s，测试5个位置，取平均值。
三、实验结果和分析
1.电解渗氢处理后的力学性能
图1为N18锆合金电解渗氢前后的拉伸曲线。可以看出，与未处理的样品相比，经过电解渗氢处理后的样品的屈服强度和抗拉强度有显著的提高，且延伸率也有所增加。表明电解渗氢可以显著提高N18锆合金的强度和塑性。
图1N18锆合金电解渗氢前后的拉伸曲线
图2为N18锆合金电解渗氢前后的硬度测试结果。可以看出，经过电解渗氢处理后的样品的硬度值也有显著的提高。表明经过电解渗氢处理后，N18锆合金的硬度值得到了提高。
图2N18锆合金电解渗氢前后的硬度测试结果
2.氢气渗透处理后的力学性能
图3为N18锆合金氢气渗透前后的拉伸曲线。可以看出，与未处理的样品相比，经过氢气渗透处理后的样品的屈服强度和抗拉强度有显著的提高，且延伸率也有所增加。表明氢气渗透可以显著提高N18锆合金的强度和塑性。
图3N18锆合金氢气渗透前后的拉伸曲线
图4为N18锆合金氢气渗透前后的硬度测试结果。可以看出，经过氢气渗透处理后的样品的硬度值也有显著的提高。表明经过氢气渗透处理后，N18锆合金的硬度值得到了提高。
图4N18锆合金氢气渗透前后的硬度测试结果
四、结论
1.经过电解渗氢处理和氢气渗透处理后，N18锆合金的强度和塑性有所提高，且延伸率增加。
2.经过电解渗氢处理和氢气渗透处理后，N18锆合金的硬度值