Влияние текстурных особенностей оболочечных труб из циркониевых сплавов на их окисление

• Автор: Медведев, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений и условных наименований

Общая характеристика работы

Глава 1 Кристаллографические аспекты процессов окисления

1.1.Кристаллическая структура оксидных слоев

1.2.Ориентация оксидов относительно исходной матрицы

1.3.Анизогропия окисления

1.4.Текстура оксидного слоя

1.5.Влияние состава сплава на особенности окисления

1.6.Влияние финишной обработки циркония на его окисление

1.7.Разрушающее окисление

1.8.Моделирование аварии с потерей теплоносителя (КОСА)
Выводы к главе
Глава 2 Методы исследования
2.1.Рентгеновские методы анализа структуры материала
2.1.1. Фазовый анализ
2.1.2.Анализ формы линии
2.1.3. Анализ кристаллографической текстуры по прямым полюсным фигурам
2.1.4. Расчет параметров Кернса
2.1.5. Определение толщины оксидного слоя рентгеновским методом на отражение
2.2.Металлографический анализ структуры материала
2.3. Измерение микротвердости
2.3.1.Определение зон влияния кислорода и расчет коэффициентов объемной диффузии с помощью измерения микротвердости
2.4.Ориентация гидридов как индикатор распределения напряжений
трубе на стадии выделения гидридов
2.5.Определение коэффициента ориентации гидридов
Глава 3 Механизмы влияния кристаллографической текстуры оболочечных труб из циркониевых сплавов на их коррозионное поведение
3.1.Роль кристаллографической текстуры в коррозионном поведении
оболочечных труб из сплавов на основе циркония
3.2.Оценка напряжений, возникающих при окислении
3.3.Послойная неоднородность текстуры оболочечных труб
3.4.Степень рекристаллизации циркониевой матрицы
3.5.Текстура оксидного слоя
3.6.Двойникование в подложке
Выводы к главе
Глава 4 Структура и текстура оксидных слоев, сформировавшихся при высокотемпературном окислении
4.1.Структурное состояние исходных труб
4.2.Фазовый анализ окисленных труб
4.3.Анализ альфированного слоя окисленных труб
4.4.Текстурный анализ оксидных слоев
Выводы к главе
Глава 5 Образование «альфированного» слоя в р-2г при горячей ковке
5.1.Структурно-фазовое состояние слитков после окисления
5.2.Исследование альфированного слоя циркониевой матрицы
5.2.1.Текстурный анализ альфированного слоя
5.2.2.Параметры структуры альфированного слоя
5.3.Расчет коэффициентов диффузии
Выводы к главе
Заключение
Общие выводы
Список использованных источников

Список сокращений и условных наименований
LOCA - (loss of coolant accident) авария с потерей теплоносителя;
СЭМ - сканирующий электронный микроскоп;
ПФ - (текстурная) полюсная фигура;
РФА - рентгеновский фазовый анализ;
ЛГО - локальная глубина окисления;
ППФ - прямая полюсная фигура;
L(A) - продольное (осевое) направление в цилиндрических заготовках (трубах); R - радиальное направление в цилиндрических заготовках;
Т - тангенциальное направление в цилиндрических заготовках;
ТВЭЛ - тепловыделяющий элемент

2. Множество факторов одновременно влияют на стабильность тетрагональной фазы оксидной пленки. В дополнение к макроскопическим сжимающим напряжениям, их градиент напряжений, размер зерна Zr02, распределение зерен Zr02 по размерам (рисунок 1.24) и выделения интерметаллидов также имеют существенное влияние.
3. Внутренние напряжения и деформации, вызванные преобразованием т—>м, могут быть ослаблены за счет деформации интерметаллических фаз, и, следовательно, наличие интерметаллических выделений в оксидной пленке может помочь стабилизировать структуру столбчатых зерен, и снизить вероятность образования трещин.
Понижение сжимающих напряжений • _

Тетрагональная фаза
1 х 1 Г
^ л
1 1 1 Сплав 1 на основе гг і і і ' 11 1 * К 11 У їм X Распределение слой > макроскопических плотноХ /сжимающих £г02 нарряжений (столбатые X Слой /Ю2 с 1 зерна) (равноосн решинами ые зерна)
Размер зерна

граница
оксид/металл

Г раница
плотного/рыхлого гЮ
Рисунок 1.24 - Зависимость фазового состава оксидной пленки от размера кристаллитов оксида а и различное их распределение по толщине Zr02 [55].
4. Для того чтобы улучшить коррозионную стойкость циркониевых сплавов необходимо задержать т—>м преобразование в оксидной пленке и уменьшить внутренние напряжения при фазовом переходе. Предлагаются следующие пути решения проблемы: (I) снизить модуль упругости интерметаллических выделений и повысить их стойкость к окислению; (II) изменить текстуры циркониевых сплавов; (III) увеличить размер зерна циркония в области фазовой диаграммы, близкой к границе оксид/металл.