Zircaloy-4 中氢化物与二次相粒子的纳米尺度表征

氢与金属的交互作用在工业上持续具有相关性，并且是建立与支持核反应堆运行安全论证的关键部分。在本工作中，我们探究一种锆合金中的氢存储与氢化物形成。我们利用扫描透射电子显微镜（STEM，含能谱仪 EDS/EDX、电子能量损失谱 EELS 与高分辨 STEM）表征了细尺度氢化物的结构与界面。化学表征进一步由原子探针层析（APT）辅助。样品采用冷冻聚焦离子束加工（cryo-FIB）制备，包含位于 ${\alpha}$-Zr 基体中的氢化物以及与一个 FeCrZr 二次相粒子（SPP）相关的氢化物。主要发现包括：基于氢化物尺寸对不同界面晶面进行了表征，以及氢化物-金属界面前方溶质的化学再分布。我们还发现锆基体中保留有显著（高达 6 at%）的固溶氢，并展示了一个仅含 17 at% 氢的氢化物，远低于 ${\xi}$ 相化学计量比，表明其为胚胎氢化物。这些发现有助于我们理解氢的分布及氢化物的纳米尺度形貌，并可能影响锆基核燃料包壳的寿命。