金属材料离子辐照后腐蚀增重的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种金属材料离子辐照后腐蚀增重的计算方法，包括如下步骤：将金属材料制备成样品，并测量样品的几何参数；将部分样品进行单面离子辐照，并对需要进行腐蚀的样品进行称重；将未辐照样品和经过离子辐照后的辐照样品进行腐蚀试验，并在腐蚀试验结束之后将样品取出并称重；根据未辐照样品的增重和表面积计算单位面积下的腐蚀增重；根据辐照样品的增重和相应腐蚀时间下未辐照样品单位面积下的腐蚀增重，计算得到辐照样品的辐照面在相应腐蚀时间下单位面积的腐蚀增重。本发明专利技术的计算方法，通过设计离子辐照金属材料样品的腐蚀实验计算辐照面的腐蚀增重，能更有效地表征辐照效应对金属材料高温高压腐蚀的影响，并提供理论方法依据。论方法依据。

【技术实现步骤摘要】
金属材料离子辐照后腐蚀增重的计算方法


[0001]本专利技术属于金属材料氧化腐蚀检测领域，具体涉及一种金属材料在离子辐照后因辐照引起的腐蚀增重的计算方法。

技术介绍

[0002]安全高效发展核电是我国能源战略方针，核电关键材料服役安全是长期安全高效运行的核心要素。核电关键部件材料如反应堆压力容器、燃料包壳、堆内构件等，在服役时经受高温、高压、腐蚀、辐照等多种恶劣因素，综合导致材料性能下降及结构完整性受损，影响相应材料的服役寿命，增加核电安全隐患。其中核电材料的腐蚀性能研究是核电关键部件老化失效评估的重要部分，如燃料包壳在一回路环境的腐蚀，而堆内中子辐照产生的辐照效应使材料微结构发生改变，从而影响材料的腐蚀进程及机理。为模拟实际工况环境，辐照条件下核电关键材料的腐蚀机理研究需要进一步深入。
[0003]由于中子辐照试样具有放射性，为材料性能的研究带来诸多不便，离子辐照相对廉价、高效，目前国内外多使用离子辐照来模拟中子辐照引发的损伤效应。一方面，离子辐照实验往往仅设计于样品单面，对样品表面要求较高，目前国内主要辐照平台终端的相应夹具均通过粘贴样品进行固定，若进行双面辐照需将辐照后样品翻转后重新粘贴并再次辐照，这会导致辐照面因粘贴而污染，影响微观腐蚀行为，而腐蚀过程中样品所有表面均会产生腐蚀增重，直接测量单面辐照的样品增重则无法定量表征辐照面的腐蚀增重。另一方面，目前现有对离子辐照后金属材料的高温高压腐蚀增重表征多为定性地比较辐照前后腐蚀性能的差异，而无法得到辐照面的腐蚀增重。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种金属材料在离子辐照后因辐照引起的腐蚀增重的计算方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0006]一种金属材料离子辐照后腐蚀增重的计算方法，包括如下步骤：
[0007]将金属材料制备成样品，并测量样品的几何参数；
[0008]将部分样品进行单面离子辐照，并对需要进行腐蚀试验的样品进行称重；
[0009]将未辐照样品和经过离子辐照后的辐照样品进行腐蚀试验，并在腐蚀试验结束之后将样品取出并称重；
[0010]根据未辐照样品的增重和表面积计算单位面积上的腐蚀增重；
[0011]根据辐照样品的增重和相应腐蚀时间下未辐照样品单位面积上的腐蚀增重，计算得到辐照样品的辐照面在相应腐蚀时间下单位面积上的腐蚀增重。
[0012]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述未辐照样品的单位面积下的腐蚀增重通过下式计算得到：
[0013][0014]式中，W
0,unirr.
为未辐照样品腐蚀前的重量，W
t,unirr.
为未辐照样品腐蚀后的重量，S
抛光面,unirr.
为未辐照样品的表面积。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方面，未辐照样品的表面积S抛光面
,unirr.
通过如下公式计算得到：
[0016]S
抛光面,unirr.
＝2
·
a
unirr.
·
b
unirr.
+2(a
unirr.
+b
unirr.
)
·
h
unirr.
[0017]式中，a
unirr.
为未辐照样品的长度，b
unirr.
为未辐照样品的宽度，h
unirr.
为未辐照样品的厚度。
[0018]根据本专利技术的一些优选实施方面，辐照样品的辐照面在相应腐蚀时间下单位面积的腐蚀增重通过下式计算得到：
[0019][0020]式中，W
0,irr.
为辐照样品的腐蚀前的重量，W
t,irr.
为辐照样品的腐蚀后的重量，S
抛光面,irr.
为辐照样品除去辐照面之后的表面积。
[0021]根据本专利技术的一些优选实施方面，辐照样品上未进行辐照的表面积S
抛光面,irr.
通过如下公式计算得到：
[0022]S
抛光面,irr.
＝a
irr.
·
b
irr.
+2(a
irr.
+b
irr.
)
·
h
irr.
[0023]式中，a
irr.
为辐照样品的长度，b
irr.
为辐照样品的宽度，h
irr.
为辐照样品的厚度。
[0024]根据本专利技术的一些优选实施方面，辐照样品上的辐照表面积S
辐照面,irr.
通过如下公式计算得到：
[0025]S
辐照面,irr.
＝a
irr.
·
b
irr.
[0026]根据本专利技术的一些优选实施方面，制备样品时，将金属材料切割加工成长方体薄片，并在长方体薄片上开设贯穿其厚度方向的贯穿孔，之后对长方体薄片的进行表面处理。
[0027]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述长方体薄片的长度和宽度均大于或等于10mm，厚度小于或等于1.5mm。
[0028]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述贯穿孔的内径小于或等于1mm。
[0029]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述表面处理为对长方体薄片的表面进行打磨、清洗、抛光中的一种或多种。
[0030]由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本专利技术的有益之处在于：本专利技术的金属材料离子辐照后腐蚀增重的计算方法，通过设计离子辐照金属材料样品的腐蚀实验计算辐照面的腐蚀增重；克服了传统单面离子辐照的金属样品在高温腐蚀实验中难以准确测量因辐照引起的腐蚀增重量的问题，能更有效地表征辐照效应对金属材料高温高压腐蚀的影响，并提供理论方法依据。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术优选实施例中制备的样品的几何参数示意图；
[0033]图2为本专利技术实施案例中辐照前后锆合金样品的腐蚀增重曲线。
具体实施方式
[0034]为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0035]本专利技术提供了一种金属材料经过离子辐照后腐蚀增重的计算方法，包括以下步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属材料离子辐照后腐蚀增重的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：将金属材料制备成样品，并测量样品的几何参数；将部分样品进行单面离子辐照，并对需要进行腐蚀试验的样品进行称重；将未辐照样品和经过离子辐照后的辐照样品进行腐蚀试验，并在腐蚀试验结束之后将样品取出并称重；根据未辐照样品的增重和表面积计算单位面积上的腐蚀增重；根据辐照样品的增重和相应腐蚀时间下未辐照样品单位面积上的腐蚀增重，计算得到辐照样品的辐照面在相应腐蚀时间下单位面积上的腐蚀增重。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述未辐照样品的单位面积下的腐蚀增重通过下式计算得到：式中，W
0,unirr.
为未辐照样品腐蚀前的重量，W
t,unirr.
为未辐照样品腐蚀后的重量，S
抛光面,unirr.
为未辐照样品的表面积。3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，未辐照样品的表面积S
抛光面,unirr.
通过如下公式计算得到：S
抛光面,unirr.
＝2
·
a
unirr.
·
b
unirr.
+2(a
unirr.
+b
unirr.
)
·
h
unirr.
式中，a
unirr.
为未辐照样品的长度，b
unirr.
为未辐照样品的宽度，h
unirr.
为未辐照样品的厚度。4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，辐照样品的辐照面在相应腐蚀时间下单位面积的腐蚀增重通过下式计算得到：式中，W
0...

【专利技术属性】
技术研发人员：全琪炜，刘向兵，张晏玮，徐超亮，李远飞，钱王洁，贾文清，尹建，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：