1、布景

锆由于其热中子截面吸收率低、密度低、热膨胀系数低以及在刻薄环境下的优良的耐蚀机能等特点，被宽泛利用于核电工业、化工工业以及航空航天工业。

在核电领域中，常作为反映堆包壳和管路等关键资料，因而备受器沉。与不锈钢资料相比，锆合金对辐射中子吸收率低，可能极大的节俭铀燃料。此表，在反映堆中300℃的水蒸气环境下，锆贾合金仍拥有优良的耐蚀机能，从而确保核反映设施的不变性和靠得住性。因而锆被称为原子时期的第一金属[1,2]。

在化工行业中，锆贾合金也因其杰出的耐蚀机能被宽泛利用。锆与钛作为同族资料，拥有类似的耐侵蚀机能，在海水中的耐蚀机能要好于绝大无数不锈钢资料。此表，锆对宽泛的侵蚀剂拥有极好的耐受性，尤其是对氧化性介质和还原性介质侵蚀的优异抗侵蚀能力，出格是HCl、稀H2SO4、H3PO4、醋酸、醋酐等介质中阐发凸起。锆合金在所有浓度、温度直至高于沸点的HCl中均有优异的耐蚀性，尤其是醋酸、盐酸、尿酸等化工造备行业中，锆合金构件在其产线中拥有至关沉要的利用职位。在化工设备中，重要用于压力容器、换热器、泵阀等设备，不仅可能有效的保障关键接触介质界面的靠得住性不变，还可能降低成本，提升设备寿命，保障设备守护性，其利用远景宽泛[3-9]。

锆合金在医疗行业也有较为宽泛的利用，由于其无毒无害,且金属及其氧化物无色、拥有优良的耐磨机能等特点，可能满足医疗行业中的利用需要。通过增长合金元素，锆合金还可具备高强度和高韧性，合用于航空、航天工业中的一些刻薄环境。

国表对锆合金的研造较早，并开发了一系列的锆合金资料，以美国西屋电气、加拿大Cameco、瑞典Sandvik等公司为主，占据了国际锆合金出产造作的大部门市场。我国从上世纪五、六十年代，通过研造核用锆合金，成功造备Zr-2合金及管材为我国核工业发展奠定了基础。上世纪七十年代，我国已经成立起较齐全的锆冶炼、加工的系统。到2007年，随着我国核工业、化工工业及航空航天工业的迅猛发展，我国成为全球最大的锆合金消费国和进口国。目前我国已经成为全世界工业级海绵锆的重要出产国,其市场规模及市场需要容量巨大，发展趋向迅猛。国内锆合金出产造作重要以国核宝钛锆业、东方锆业、三祥新材、龙佰集团等企业为首，形成了锆贾合金冶炼、成形等锆贾制品的出产、研发系统，保险我国工业系统的迅猛发展[8-13]。

本文以锆合金成形为基础，会商了锆合金的分歧成形方式的特点，以及成形机能的重要影响成分、变形机造、变形组织及织构演变特点，并对锆合金成形发展进行了瞻望。

2、锆合金商标及其区别

锆合金中常含有Hf(铪)元素，这是由于在天然界中，锆和铪为伴生元素，在矿物中常伴生计在，而Hf的热中子吸收率高于锆元素，所以锆贾合金中的含Hf量,会导致锆贾合金在核电行业构件的使用寿命缩短，使其强度和抗蚀机能大大减弱。凭据锆贾合金中Hf含量的分歧,重要分为核级锆合金及工业级锆合金两大类。

锆合金自20世纪50年代起头作为核反映堆中沉要的结构资料延用至今，并且在化工行业、航空工业、医疗行业等多个领域都有其宽泛的利用场景，但是随着工业领域的迅猛发展，工业纯锆贾合金的机能还无法满足少数刻薄环境场景下的利用需要。因而美、俄、法、德、日等国度通过对金属锆中增长其他元素使其合金化，使合金元素阳离子占据锆金属中的氧化膜空位，降低阳离子扩散，提升锆合金的耐蚀性、耐磨性等。

核级锆合金从Zr-1、Zr-2持续发展，美国于1951年研发出了Zr-2.5Sn(Zr-1)合金，随后调整合金成分研造出了Zr-1.7Sn-0.2Fe-0.1Cr-0.05Ni合金(Zr-2)。为了降低合金的吸氢量,在Zr-2的基础上降低Ni含量，增长Fe含量，研造出了Zr-4合金。随后陪伴着冶金技术的发展，节造Zr-4合金中的Sn在较低的水平，得到了改进型Zr-4合金。前苏联发展了E110等Zr-Nb系合金。加拿大开发了Zr-2.5Nb合金用作Candu沉水反映堆的压力管资料。随着核反映工业的持续发展,法国公司开发的M5合金已用作燃料组件元件包壳资料;俄罗斯开发的E635合金;德国的ELS合金以及日本的DNA合金均获得了比Zr-4或Zr-Nb合金更好的堆内辐照考验了局。我国随着钻研的不休深刻,通过进一步优化,确定了堆表侵蚀、力学、吸氢机能大大优于Zr-4合金的N18和N36两种新成分锆合金(西北有色金属钻研院定名为NZ2和NZ8),同时确定了这两种新锆合金的名义成分和成分领域。两种合金机能世界当先[15-19]。核级锆合金的典型商标和化学成分见表1。

工业级锆合金发展同样迅速，早期成熟的商标分为R60700、R60702、R60703、R60704、R60705和R60706系列合金,R60700是低氧纯锆,R60702和R60703是纯锆,R60704是锆锡合金,R60705和R60706是锆铌合金。传统的工业锆贾合金重要是R60702和R60705。随着化工行业等的发展,新型工业级锆合金也被陆续研发出来，例如我国宝鸡钛业股份有限公司通过向锆合金中增长二氧化锆,节造锆贾合金中氧元素含量为0.08%~0.3%，出产氧元素散布均匀，无杂质的锆合金铸锭，提升了抗拉强度等力学机能。工业级锆合金典型商标及成分见表2。

在医疗行业中，上世纪九十年代Smith&NephewRichards公司研造的一种Zr-Ti-Nb合金,用于代替传统骨骼资料。该合金拥有优良的生物相容性和耐磨机能，其机能优于常用的Ti合金资料。

同时，锆是铁、铜、镁、铝、钼和钛基合金的一种极度有益的合金增长剂。锆可用作吸气剂,由于它可能在高温下与气体结合。与铌类似，锆在低温下拥有超导性，可用于造作超导磁体。

通常的金属锆只有300~400MPa的强度,难以满足刻薄场景下的结构件需要,所以Zr-Cr合金、Zr-B合金、Zr-Be合金等高强韧锆合金也被相继开发,这些高合金通过合金化成分,使得资料的强度及韧性有大幅度提高,拥有辽阔的利用远景。

表1 核级锆合金典型商标

表2 几种新型锆合金的商标

3、锆合金成形技术发展及技术难点

随着核电行业、化工行业等大型工业的发展需要，对锆合金宽幅高机能板材、大型及高强度锆合金构件、一体化成形锆合金制品等的需要量日益增长，市场远景辽阔。但是由于锆合金价值昂贵、加工成形难度较大等问题，使得锆合金造备产业存在一些亟待解决的技术问题，例如大型板坯的组织均匀性问题;宽幅板材的板型节造、表表质量以及组织机能均匀性问题等。而对于大型结构件，由于锆的熔点(1852℃)较高，弹性模量、热导率和热膨胀系数与通常碳钢、不锈钢相比差距较大，造成锆贾合金难以与其他金属进行焊接、焊接区域脆性较大、易开裂等问题，只能通过同种锆材焊接并进行结构设计，或选取复合板的方式进行解决。

多多科研工作者及出产企业对锆合金成形技术发展了深刻钻研。周志晔、阮鑫等对锆合金焊接时容易产生的缺点进行了钻研，并发现，由于锆在高温下，与H、O、N等都有很高的亲和力，在空气中进行焊接时，会与空气中的气体产生反映，在590℃以上与N2天生ZrN,在300℃以上与O2天生ZrO2,与H2天生ZrH2,这些化合物会引起锆合金产生脆化,使得焊接接头机能降低,造成焊缝不不变。所以锆合金焊接必必要把稳空气；。凌堃、胡效东等对R60702工业纯锆板材TIG焊接进行钻研,获得了机能优良拥有优良侵蚀机能的焊接接头，同时发现焊接过程中，由于锆合金在不平衡前提下结晶时，会产生复杂的金属间化合物，而在焊接冷却过程中，由于冷速过大，造成分歧区域的焊缝组织差距较大。当焊缝中的O含量增长至0.3%以上时，其中脆性化合物使得焊接接头的塑性显著降低，耐蚀性降落，造成焊接结构的不不变性增长。同时R60702工业纯锆焊接时，必要节造环境中Fe3+、Cu2+的传染，并选取高纯气体进行空气；，来保障焊接接头的质量。钱夏夷通过钻研分歧锆合金贾合金焊材，针对分歧厚度的锆合金板材进行分析锆材的焊接机能，最终选取传统氩弧焊和等离子焊结合的方式对锆合金厚板进行了焊接获得了满足机能要求的焊接结构。Zheng等通过增长0.3wt%氢，成功实现了锆合金R60702在750℃下的低温扩散衔接，而未加氢的R60702则需在900℃能力实现衔接，并发现氢化物可能破碎大尺寸的α晶粒，同时在Zr基体中引入晶格畸变和位错，畸变能的增长为更多晶界的形成提供了能量保险，从而推进低温扩散衔接的可能性。

对于以上锆合金焊接的问题，行业内部已有多种步骤代替步骤来保障锆合金构件的造作。例如，对于民用低端化工行业，为了节约成本，在关键刻薄环境的接触反映界面，以碳钢或不锈钢作为结构件，并在内部或参与锆合金里衬断绝刻薄环境界面的接触从而达到耐蚀的成效。邓爱家等基于锆的膨胀系数与常用的钢材相差较大，选取锆一钛一钢复合板进行设计，预防了锆、钛与钢材极难相溶的特点，造备出一体式的管箱筒体与法兰衔接的结构。朱磊等选取爆炸复合的步骤，将薄板锆材复合在不锈钢板上，可提高特种设备的使用寿命，降低设备的出产成本。周景蓉等通过爆炸焊接步骤造备锆铜一锆复合管,获得了的复合管材晶格结合力好,整体管材的强度及韧性也更好，通过资料复合法可能充分利用锆贾合金的耐蚀机能，降低资料成本。

目前，国内出产锆材复合板工艺，与不锈钢、碳钢等资料复应时，由于其物性差距较大，往往必要增长纯钛作为过渡层，提高复合板的结合力，这增长了复合板造作工艺的复杂性，但相对于造备、采购全锆材结构件来说依然有节俭成本的空间。

另一种提高锆制品机能的有效步骤是表表处置，选择机械研磨或表表纳米化处置使锆制品表表晶粒细化，从而提高其机能。张聪惠等通过对热轧退火态的工业纯锆板材进行SMAT处置、表表机械研磨工艺等技术能够实现工业纯锆的表表纳米化，在试样表层形成拥有梯度散布的纳米结构。从而晶粒细化，从而提高其机能。张聪惠等通过对热轧退火态的工业纯锆板材进行SMAT处置、表表机械研磨工艺等技术能够实现工业纯锆的表表纳米化，在试样表层形成拥有梯度散布的纳米结构。从而步骤也被利用在锆合金构件的造作技术中。张宁等选取熔模精密铸造的步骤，利用经脱蜡焙烧背层型壳得到的铸件型壳在真空下进行离心浇注或沉力浇注近净成形，降低零件的加工成本，削减金属资料损耗。高利霞等通过对锆材薄板选取两次热处置并带温胀压成形，解决了锆合金波纹管的成形质量问题。

4、锆贾合金塑性成形机能

目前，市场上锆贾合金型材及构件的最重要的成形方式是塑性成形，锆与钛的成形机能类似，拥有优良的塑性，能够通过轧造成形及铸造成形的伎俩进行构件的出产造作。

锆在常温下为密排六方晶格结构，重要为a相组织，在862℃温度时进行转变为体心立方结构的β相，通过合金化的某些锆合金，在常温下拥有a+β两相组织。通常情况下，锆铸锭经过冶炼后必要进行β相淬火处置，这种在高温状态下迅速冷却淬火的步骤，使处在β相区的锆合金迅速的转变为a相，这种步骤能够解除合金在造作过程中产生的定向组织，故障由于因定向组织导致的辐射危险，提高包壳构件等结构的使用寿命。

李向东通过钻研R60702工业纯锆的板坯热轧机能，发现锆板选择更靠近相变点的温杜仔利于削减变形抗力，有利于选取大压下轧造使得变形越发深刻，削减切边损失，同时选取650~700℃·2h/AC进行热处置，可获得优良的力学机能和金相组织。高维娜等对R60702工业纯锆板材轧造成形过程进行钻研，发现两火次成形的锆板板型平直，无显著的镰刀弯，两火次成形的锆板横纵向力学机能差距较幼，板坯均匀性较好。杨西荣等选取等径弯曲通路(ECAP)+旋锻(RS)复合变形技术造备了超细晶工业纯锆，使资料强度得到提升，并提升了委顿极限强度。李宁等通过度次胀形及热处置的创新造作技术造备纯锆三通，解决了单次胀形开裂及壁厚不均匀的问题。林庆选等钻研了R60705锆合金热处置机能与组织机能的关系，发现该商标锆合金在870℃水冷淬火+550℃时效热处置后，其a相呈短条状散布，基体组织较细密，获得较高的综合力学机能。

锆合金塑性变形过程中，通过对锆合金应力一应变曲线的钻研，发现，锆合金在高温下应变时，应力会随着应变的增长而增大，这是由于合金在变形初期产活泼态回复和动态再结晶较迟，动态回复产生的软化作用，不及以抵消加工硬化，重要阐发为加工硬化，此时晶粒内部堆集的畸变能逐步增大，位错不休缠结，阐发为应力随应变量的增长而大幅上升;当应变增长到肯定水平后达到峰值应力，此时动态回复及动态再结晶导致的动态软化速度起头大于加工硬化速度，阐发为应力随应变的增长而缓慢降落。所以选择相宜的塑性变形温度及应变速度，对资料成形机能及成形后的力学机能、金相组织有着较为沉要的影响。

5、成形过程中组织与织构演变

影响锆合金机能的重要成分有内部组织及织构,在塑性变形时受到热轧、冷轧及退火工艺的分歧影响锆合金构件的机能。在塑性变形过程中，由于锆合金自身为密排六方结构，其变形机造通过滑移、孪晶和再结晶的共同影响。纯锆在常温下出现的a相,而通过合金化的锆合金能够在常温下出现a+β两相组织，这些组织在高温变形冷却后，出现分歧的状态，并且变形速度、冷却速度、变形方式、原始晶粒取向等均能影响锆合金织构的演化。目前已有大量的科研工作者对其变形法规进行了钻研。

低温及室温变形时，锆合金未达到相组织转变温度，但是塑性变形使资料内部晶粒大幼及取向产生变动，从而影响锆合金机能。唐维维对Zr705锆合金进行了低温及室温轧造变形，发现Zr705锆合金是初生a相+(a+β)两相区组成,两相区内片状组织的经过轧造变形后的取向产生旋转，且随变形量增大逐步平行于轧造方向。Zr705的高温强化机造为藐幼弥散的w粒子,而低温轧造可能有效地抑造轧造变形中的动态回复作用，使位错密度变高，导致更多的β相转变为w粒子，从而使资料的强度变高。Fuloria等钻研了在低温(77K)下通过多向铸造(MAF)Zircaloy-4的力学机能和显微组织演变，获得了超细晶粒组织。李盛开利用室温大应变量轧造结合低温退火的技术，造备出了拥有优异力学机能的非均匀结构锆，发现随着应变量的增长，晶粒细碎化水平加深，位错密度增长，抗拉强度和均匀延长率同步提高，并能形成典型的非均匀结构。

国内锆合金板的出产已经形成一套不变的工艺路线:铸锭→β相淬火→a相热轧→屡次中央退火及每次退火后的冷加工→制品板材及最终再结晶退火。在高温变形时，由于锆合金内部相组织产生转变，通过调节分歧的变形参数，使锆合金在成形过程中，显微结构产生进一步的变动，从而影响锆合金的最终机能。同时，锆合金微观组织中的相析出与转变过程，也会影响锆合金的成形机能。彭倩等对N18锆合金板材进行热轧→冷轧→再结晶退火处置后，发现N18锆合金板材织构与原始织构类型未产生变动,在α/(α+β)相变点左近时,热轧温度对织构的影响较幼，在β相温度以上进行变形时，β相沿着a晶粒天堑散布成长，同时对晶界滑动机造有推进作用。公维佳等设计并造作了Zr-1.0Ti-0.35Nb合金，对其进行了钻研，并发现该合金的微观组织均匀性与轧造温度呈正有关关系，晶粒变形程杜纂晶体取向呈亲昵关系。发现合金从a(a')→β相转变过程中组织产生了一系列变动，且随着β相体积分数的增长，资料能够维持优良的强塑性。梁御阳等通过对轧造的Zr-Nb-Fe(Zr-4改进版)管材进行钻研，分析管材微观组织和第二相表征，经过轧造成形的管材，晶粒内部组织缺点较少，晶粒呈近似等轴状，晶界平直，第二相散布较为弥散，大部门呈球状，少量呈短棒状或不规定状态。合金中存在两种类型的第二相颗粒，一种是密排六方结构(HCP)的Zr(Nb-Fe-Cr)2相,尺寸较大,多散布于晶界处;另一种为体心立方(BCC)的β-Nb相,尺寸藐幼,散布较为弥散。Zimmermann等通过对纯锆及Zr-4合金的轧造及再结晶行为进行钻研，发现，轧造及退火后，纯锆及Zr-4合金均为单相(a相),但显微组织齐全分歧。纯锆出现出等轴状的再结晶晶粒;而Zr-4则阐发β相区淬火后的出典型的篮网状组织结构。

锆贾合金经冷热变形后，晶粒通过滑移和孪朝气造协同变形，导致晶粒取向产生偏转，从而在资料内部形成织构，而织构可能影响资料的机能及各项异性。锆合金型材的织构与加工温度、应力、加工变形量、合金成分蹬仔关，热处置也会影响型材的织构散布。织构不仅影响锆合金中氢化物的取向和多多的力学机能参数，如强度、塑性、蠕变、委顿等，且织构还与辐照成长、应力侵蚀开裂、水侧侵蚀机能有关，成为近年来的热点选题之一。

锆合金在变形时，由于a-Zr的密排六方结构对称性较低，其晶体滑移系比其他结构的滑移系少，柱面滑移是最容易开启的滑移系。但是，柱面滑移只可能提供两个独立的滑移系，并且不能协调c轴方向上的应变，因而还必要其他滑移系如准滑移、基面滑移来协调变形。肯定情况下还必要孪生对变形进行协调，能力保障晶粒的均匀变形。锆合金开启的滑移系和孪生系如表3所示。

黄天林等通过EBSD技术钻研轧造及退火后形变试样，发现晶粒的取向散布大部门为基面平行于轧面((0002)//Z)取向织构，同时还存在较多的{0001}<1010>和{0001}<1120>织构及{1|04}<1|02>织构。肖东平等对拥有双峰织构的退火态纯锆板材进行室温轧,发现板材在轧造过程中会产生不均匀组织,一部门容易变形且沿RD方向被拉长,在变形量较大时形成变形带。在轧造过程中板材的基面双峰织构类型并无较大扭转,只是逐步向ND方向集中。而<1120>//RD织构逐步转变为<1010>//RD织构。彭倩等对Zr-4合金板α相高温轧造的织构演化进行钻研,发此刻高温轧造时,{1011}<2113>和{1121}<2113>准滑移是重要的形变系统，所以轧造后形成基极取向集中于轧面法向的织构，沿原始板材的轧向进行轧造时,部门晶粒中的{1010}<1210>柱面滑移开动;沿原始板材的横向进行轧造时，{1121}<1126>孪生的作用使基极沿轧面法向上的取向加强。刘二伟等选取EBSD技术对Zr-Nb、Zr-Sn-Nb两类锆合金的终轧退火板材组织、织构进行了钻研，发现轧造成形过程中容易产生取向或者织构,其中板材重要形成[0002]基轴取向法向的织构,而管材重要形成[0002]基轴取向径向的织构。在对锆合金退火板材织构进行钻研时发现，锆合金退火板材织构为基面织构，并沿横向倾斜肯定角度。第二相对晶界的钉扎作用，延缓了再结晶，使其织构转变水平较弱。锆合金板材在退火过程中{0001}<{10}{10}>织构向{0001}<1120>织构的转变与晶粒长大有关。

通过钻研发现，六方结构锆的基面和柱面别离有3个滑移系。依照位错的类型能够分为<a>滑移和<c+a>滑移。其中<a>滑移蕴含柱面滑移、基面滑移和{1011}准<a>滑移，而<c+a>滑移蕴含{1011}和{1121}准<c+a>滑移。在很大的温度领域内,相对其他的滑移系，柱面a滑移的临界剪切应力是最幼的。柱面滑移是锆在变形时最容易启动的滑移系，而基面滑移则在850K以上时才出现。准{1011}或{1121}滑移只呈此刻肯定温度和高应力集中的区域，而柱面滑移{1010}<1120>为纯锆的重要变形方式。锆合金变形时,多个滑移系统的开动,每个滑移系统能够提供2~5个独立的滑移系，能够满足多晶体陆续协调形变的要求。

柱面滑移的开启使得柱面上<a>位错不休地塞积,这些塞积的位错造成部门的应力集中,使<a>位错产生交滑移。当<a>位错交滑移至基面上时,就会诱发基面<a>滑移开启。若是柱面上的<a>位错交滑移到{1011}准上,就能够产生准<a>位错。<a>滑移最多只能提供四个独立的滑移系，并且<a>滑移的启动只能实现晶粒在a方向上的变形，不能实现晶粒沿c轴的应变。而<c+a>滑移能够单独提供五个独立的滑移系，且能提供沿c轴的应变，因而<c+a>滑移也是锆合金的沉要变形方式。由于锆以柱面滑移为主，因而会在柱面上自觉地形成<c+a>位错，使得这金属更容易形成准滑移，这也是塑性比其他密排六方结构金属的塑性好的原因之一。

孪生是密排六方结构金属中沉要的塑性变形方式，由于常温或低温变形时独立滑移系较少，当滑移无法提供五个独立的滑移系时，就会启动孪生以实显旖均变形。孪生会造成较大的晶粒取向扭转，因而孪生是协调沿c轴应变的沉要变形方式。

凭据孪生引起的c轴方向应变类型，可将其分为拉伸孪生和压缩孪生两类，c轴方向产生拉伸应变产生{1012}<1011>孪晶及频率较低的{1121}<1126>孪晶,c轴方向产生压缩应变时则产生{1122}<1123>孪晶和{1011}<1012>孪晶。孪晶界的形成，可阐扬晶界的作用，故障位错的活动，导致加工硬化率增长，此表在孪晶内部活动的位错可转换为固定的位错;孪生能协调沿c轴方向上的应变，从而降低加工硬化率;凭据分歧的孪晶类型所引起的晶格动弹,会强化或弱化加工硬化。

Akhtar针对单晶锆在液氮温度下进行了沿c轴的压缩尝试，观察到了{1122}压缩孪晶及二次孪晶。肖东平等钻研了纯锆室温轧造过程中的组织演变法规,发现轧造板材组织中观察不到孪晶的存在,其重要变形方式为滑移。Chun等钻研了密排六方金属的冷轧机能，发现从较低变形量到较高变形量(40%),在有利取向的晶粒内观察到了{1012}<1011>拉伸孪晶和{1122}<1123>压缩孪晶以及二次孪晶、三次孪晶的开启，以为这个阶段表应变是由孪晶和滑移共同作用来协调的。Tenckhoff对多晶纯锆板进行了室温轧造进行钻研，发现低变形量时，晶粒内部产生了大量分歧类型的孪晶，晶粒大幼对于锆合金室温轧造的变形机造有着沉要的影响。

通过钻研发现，温度在78K~800K之间时，塑性变形是由{1122}压缩孪生的产生而起头的。当温度上升至800K以上，塑性变形重要由{1011}压缩孪生和{1011)准滑移贡献。低温时，纯锆的塑性变形是重要由孪生贡献，这也是在低温时锆依然有较好的塑性的原因;温度上升至室温以上时，重要的变形机造逐步由孪生转变为滑移;当温度达到400K以上时，塑性变形则由滑移实现。

锆合金的塑性变形机造重要是滑移与孪生，而在对纯锆和锆合金的变形机理进行钻研发现，只有在液氮温度下，纯锆的塑性变形是重要由孪生贡献，这也是在低温时锆依然有较好的塑性的原因。而当温度上升至室温以上时，塑性变形则重要由滑移实现，孪生的作用是在滑移不容易开启或者应力集中区域对变形进行协调。锆合金变形过程中，滑移和孪生之间相互补充，又相互竞争，滑移变形时遇到晶界等阻碍物时产生位错塞积，形成较高的应力集中，从而诱发孪生的形核;而孪生的产生造成晶体取向的扭转，从而使晶体进一步滑移。

通过多多学者的钻研能够发现，在锆合金低温变形时，重要形变机造是孪生，而随着温度的升高，滑移起头启动，此时滑移变形的占比逐步升高。而在高温变形和高温退火过程中，除了滑移与孪生，资料还将产活泼态软化。动态软化通常蕴含动态回复和动态再结晶两种机造。动态回复是金属肯定温度下进行塑性变形时产生空位扩散、位错活动相消和位错沉排的过程，动态回复的产生会在肯定水平上降低资料由变形产生的贮存能。动态再结晶是指金属在热变形过程中产生再结晶形成新的晶粒的景象。分歧的温度和应变速度决定了锆合金以哪种动态软化机造为主。

再结晶是织构与显微组织演变的重要机造。再结晶对织构演变的贡献取决于其形核与长大过程。取向形核，或非取向形核结合择优长大，通；嵋鹬贡涠。然而，对于分歧取向的再结晶晶粒而言，c轴(<0001>)平行于法向(ND)的晶粒往往优先长大，从而强化了〈0001〉//ND纤维织构。再结晶的晶粒主题是无畸变的,同时拥有高变形能的地位可以为再结晶提供驱动力，所以再结晶能够解除晶格畸变。当新的再结晶晶粒被齐全取代的时辰，再结晶过程实现。但是，随着再结晶的持续发展，晶粒相互融合，推进再结晶晶粒长大，所以当塑性变形温度过高时，再结晶晶粒过大，会影响成形锆合金的机能。

表3 锆合金滑移系及孪晶系

6、锆贾合金成形技术瞻望

在工业技术的迅猛发展速度下，大功率核电发电产线、大吨位化工出产产线以及特种医疗、航空航天以及有关锆合金需要将会逐步增大，市场规模及市场远景较大。与此同时，锆合金成形技术蕴含锆合金焊接技术、复合伙料造备技术、锆合金冶炼技术贾合金塑性成形技术等,仍旧存在技术难点尚未突破，绿色节能的出产方式、成本可控的结构设计与机能不变的产品造作将会成为锆合金出产的重要解决方向。锆合金成形技术未来将在以下几个方向上深度索求:

(1)一体式近净成形锆合金成形技术,通过结构优化设计,造作尺寸不变、机能可控的锆合金产品;

(2)开发大型、拥有优良织构取向及微观组织的锆合金铸造技术，使锆合金制品拥有越发优良的强韧性;

(3)形成齐全的锆合变形温度节造及金热处置技术,使锆合金构件的组织机能得到保险;

(4)优化创新锆合金衔接工艺,提高锆合金部件与其他部件的结合机能，保障关键衔接结构件的靠得住不变性。

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（注，原文标题：锆贾合金发展及成形机能钻研综述_董志翔）