不同氧化程度锆合金失水事故降温过程应力场演变研究

为了研究不同氧化程度的锆合金在失水事故过程应力场的演变规律,以失水事故后三层结构的Zr-4包壳为研究对象,将α-Zr(O)体积分数代表不同氧化程度的锆合金包壳,建立3种不同氧化结构的锆合金模型并进行1200～800℃再到室温的两步冷却有限元模拟.计算结果表明:氧化膜内的应力为压应力,且氧化膜应力随温度降低的变化梯度最大,导致α-Zr(O)层与基体的交界处产生较大的残余应力;基体组织体积占比越大的模型降温后内部残余应力越小;低氧化程度模型中α-Zr(O)层在降温末期应力基本不变,但在氧化程度较高时有明显的应力集中现象,高氧化程度模型在降温时会产生较大的压应变,并导致基体产生较大变形.对降温过程不同氧化程度模型的各组织进行了相应的本构分析,发现淬火初期各层组织的应力先降低后增加,基体靠近α-Zr(O)层边缘组织与心部组织力学性质存在差异,氧化程度较高的模型,同样应变下基体心部组织压应力高于边缘组织.