Разработка быстрозакаленных циркониевых сплавов-припоев для прецизионной пайки конструктивных элементов атомных реакторов

• Автор: Мамедова, Тамила Таировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Содержание работы

Глава I. Литературный обзор

1.1 Дистанционирование твэлов в активной зоне ядерного реактора

1.2 Конструкции и материалы дистанционируюгцих решеток

1.2.1 Дистанционирующие решетки ВВЭР и РБМК

1.2.2 Конструкции дистанционирующих решеток, используемые за рубежом

1.3 Вопросы разрушения дистанционирующих решеток

1.4 Пайка быстрозакаленными сплавами-припоями

1.4.1 Преимущества пайки

1.4.2 Аморфизация расплава

1.5 Пайка циркониевых сплавов

1.5.1 Сплавы циркония и их работоспособность
Некоторые свойства циркония
Циркониевые сплавы, используемые в атомной энергетике
Вопросы коррозии циркониевых сплавов
Влияние термообработки циркониевых сплавов на их коррозионные свойства
1.5.2 Известные припои для пайки циркония и его сплавов
Припои на основе циркония
1.5.3 Экспериментальное обоснование температуры пайки
1.6 Выводы
Глава II. Методические вопросы
2.1. Особенности выплавки слитков
2.2. Получение аморфных лент. Установка Кристалл-702
2.3. Подготовка дистанционирующих ячеек к пайке
2.4. Пайка образцов
2.4.1. Пайка элементов ЦДР
2.4.2. Сравнительная пайка на установке АЛА-ТОО
2.4.3. Пайка полномасштабной решетки ВВЭР
2.5. Исследование свойств паяных соединений и припоев
2.5.1. Изучение структуры и свойств припоев
2.5.2. Исследование распределения элементов
Содержание З
2.5.3. Методика коррозионных испытаний
2.5.4. Проверка устойчивости паяного соединения при нагреве выше 1200 °С
2.5.5. Испытания на разрыв
2.5.6. Исследование упругих свойств дистанционирующих выступов ячеек ЦДР 37 2.6. Реакторные испытания
2.6.1. Условия реакторных испытаний
2.6.2. Материаловедческие исследования после реакторных испытаний
Глава III. Разработка состава припоя для пайки циркония
3.1. Требования к припою
3.2. Выбор легирующих элементов припоя
3.3. Анализ бинарных диаграмм состояния сплавов на основе циркония
3.3.1. Диаграмма состояния системы 2г-Ве
3.3.2. Диаграмма состояния систе-мы
3.3.3. Диаграмма состояния системы 2г-№>
3.3.4. Диаграмма состояния системы Ве-Те
3.3.5. Диаграмма состояния системы 2г-Си
3.3.6. Диаграмма состояния системы 2г-8п
3.3.7. Диаграмма состояния системы 2г-Сг
3.4. Анализ тройных диаграмм состояния сплавов на основе циркония
3.4.1. Диаграмма состояния системы Ег-Ве-Ре
3.4.2. Диаграмма состояния системы 2г-Ве-№>
3.4.3. Диаграмма состояния системы Ре-ЫЬ-Ег
3.5. Выбор базового состава (2г-Ре-№>-Ве)
3.6. Легирование медью, хромом и оловом
3.7. Исследования влияния меди и бериллия на температуру плавления сплава
3.8. Легирование германием
3.9. Исследование быстрозакаленной ленты из сплава циркония
3.10. Выводы
Глава IV. Исследование свойств паяных соединений
4.1. Сравнение паяных швов, выполненных с использованием аморфного и кристаллического припоев на основе циркония
4.2. Испытания на разрыв

4.3. Сравнение микроструктур швов, паянных припоями толщиной 20 и 40 мкм
4.4. Коррозионные испытания паяных соединений
4.4.1. Исследование образцов после 1 ООО и 2000 ч коррозионных испытаний
Исследование гидридообразования после 1000 и 2000 ч коррозионных испытаний 74 Исследование распределения элементов после 1000 и 2000 ч коррозионных испытаний
4.4.2. Исследование образцов после 5500 и 6000 ч коррозионных испытаний
4.5. Испытания на изгиб полномасштабных решеток ВВЭР-440
4.6. Упругие свойства дистанционирующих выступов ячеек ЦЦР
4.7. Проверка устойчивости паяного соединения при нагреве выше 1200 °С
4.8. Реакторные испытания и послереакторные исследования
4.8.1. Металлографические исследования облученных образцов
4.8.2. Механические испытания облученных образцов
4.9. Выводы
Выводы
Библиографический список
Приложение
Гпава III

при 900 и 850 °С, находится между этими температурами. При дальнейшем понижении температуры из черырехфазного равновесия отходят два трехфазных, заканчивающихся при 800 °С на эвтектоидной горизонтали двойной системы цирконий-железо, и 1,5 <-» (Х4.5 + ZтTe2. Последнее встречается с трехфазным равновесием Ьз <-» аз + 2гВе2, приходящим из двойной системы 2г-Ве при понижении температуры ниже 865 °С, и с трехфазным равновесием Ь <-» 2гВе2 + 2гРе2, существующим в тройной системе, образуя четырехфазное эвтектическое равновесие Ь5 о а5+2гРе2 +2гВе2 при температуре несколько ниже 800°С. Это следует из того, что закаленные с 800 °С сплавы, как указано выше, находятся еще в жидко-твердом состоянии, при соотношении железа и бериллия по разрезу Ре:Ве=4 : 1 не менее 3 %, по разрезу 3 : 2 - не менее 2 % и по разрезам 2 : 3 и 1 : 4 - не менее 1 %. После кристаллизации этой тройной эвтектики в циркониевом углу тройной системы 2г-Ве-Ре существует трехфазное равновесие а + 2гРе2 + 2гВе2 [66].
Исходя из данных по разрезам диаграммы [66], сплавы при 800 °С еще находятся в жидко-твердом состоянии и содержат бериллий и железо в пропорции (мае. %):
Ре:Ве=4:1 (Ве + Ре) > 3 %, т.е. Ве > 0,6 % и Ре > 2,4 %
Ре:Ве=3:2 (Ве + Ре) > 2 %, т.е. Ве > 0,8 % и Ре > 1,2 %
Ре:Ве=2:3 (Ве + Ре) > 1 %, т.е. Ве > 0,6 % и Ре > 0,4 %
Ре:Ве=1:4 (Ве + Ре) > 1 %, т.е. Ве > 0,8 % и Ре > 0,2 %
Из представленного выше следует, что содержание бериллия и железа должно быть больше 0,6 мае. % и 2,4 мае. %, соответственно. Аппроксимируя изотермический разрез при 850 °С в область содержания бериллия в системе более 1,4 мас.%, можно сделать вывод о том, что сплав находится в однофазной области Ц то есть дальше области а+Ь. Из рассмотренного выше анализа можно предположить, что эвтектический состав сплава примерно следующий: >5 мае. % Ре и >2,5 мае. % Ве.
3.4.2. Диаграмма состояния системы 2г-Ве-Ш
По данным работ [66-68] и представленным сечениям системы 2г-Ве-ЫЬ (рис. 3.7 и 3.8) видно, что перитектическое Ь'+р'^оМЬзВег и эвтектическое Ь2оНЬзВе2+ИЬВе2 равновесия, встречаясь в точке Ь3, образуют четырехфазное перитектическое равновесие Ь3+МЬзВс2оИЬВе2+р3мь, распадающееся на два трехфазных: Ь о №>Ве2 + рМь и рыь*-> ИЬзВе2 + МЬВе2, где р^ь - твердый раствор Р-2г на основе №>.