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作者：罗傲然;连利仙;刘颖;
单位：四川大学材料科学与工程学院;
摘要：在空气、纯氧和原子化氧气3种介质下，利用高频氧化技术对锆合金管进行了氧化处理，对比研究3种介质对氧化膜形成过程、微观结构和性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、背散射电子（BSE）分析和透射电镜（TEM）对氧化膜的显微结构进行表征，重点分析原子化氧气条件下氧化膜的形成机制，并通过原位微/纳米力学测试系统和高温高压水腐蚀试验分别对氧化膜的硬度、耐磨性和抗腐蚀性能进行评价。结果表明：在3种氧化介质下形成的氧化膜连续均匀，主要由大量的单斜相氧化锆（m-ZrO_2）和少部分四方相氧化锆（t-ZrO_2）组成。其中在原子化氧气条件下获得的氧化膜层最厚，TEM显示外层氧化膜主要为单斜等轴晶粒，随着氧化的进行，压应力逐渐增大，在氧化膜中部区域出现了单斜柱状晶，而在氧化膜/金属界面由于压应力最大从而稳定了四方等轴晶粒。同时，在3种介质下形成的氧化膜纳米硬度和耐磨性与原样相比都有很好的改善，其中原子化氧气条件下形成的氧化膜纳米硬度比原样提高约700%，磨损体积降低约60%。抗腐蚀能力也有明显提高，原子化氧气下的腐蚀增重最低，比原样降低约90%。
关键词：锆合金;;高频氧化;;氧化膜;;组织结构;;性能
基金资助：四川省重大科技专项课题（2019ZDZX0022）;; 中广核军工技术开发项目（HG2018117）资助
