Abstract
鋯合金為輕水式反應器燃料護套材料，高溫之爐水與鋯合金發生反應產生氫氣，容易造成護套氫化；同時氫氣也可能輔助護套中微裂縫前進。因此氫對鋯合金機械性質的影響是非常值得注意的。本研究採用氣充法將鋯四合金板反覆充氫至所需氫含量，實驗控制變數為氫含量：未充氫、90 ppm、220ppm；外在氫壓：0 kPa、1010kPa、2020kPa；以及溫度：室溫、100℃、200℃。實驗使用刻痕拉伸試片以便於瞭解韌脆轉換的現象，並以定速率拉伸試驗機以3x10-7m/sec 之夾頭移動速率拉伸，使氫能夠充分發生影響。主要結果顯示，鋯四刻痕拉伸強度隨著氫壓、溫度及氫含量上升而明顯下降。內在氫與外在氫氣，均藉著形成氫化物的方式，使得材料受負荷的面積減少，因而降低了鋯四合金的刻痕拉伸強度。在相同氫含量時，室溫下氫壓 0kPa與 1010kPa之間鋯四合金斷面減縮率有明顯之韌脆轉換現象。。室溫下氫含量在90ppm與220ppm之間，氫壓為 0kPa與1010kPa 時鋯四合金斷面減縮率有明顯之韌脆轉換現象。造成此一韌脆轉換主要原因是內在氫化物破裂形成的細密二次裂縫，增加吸收外在氫氣面積，造成鋯四合金全面脆裂，而嚴重降低了斷面減縮率。此時外在氫與內在氫對斷面減縮率有明顯之互相加強作用。在100℃ 以上時，所有在室溫時所顯示出之韌脆轉換現象均變得不明顯，此一韌脆轉換應歸因於鋯四金基地延性隨溫度上升。