Эволюция структуры и механических свойств циркониевых сплавов при длительном нейтронном облучении

• Автор: Аверин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 117 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЦИРКОНИЯ И ЕЮ СПЛАВОВ.

1.1. Цирконий и его сплавы

11.1. С плавы и легирующие элементы

1.1.2. Особенности деформирования.

1.1.3. Термообработка и структура

1.1.4. Механические свойства.

1.1.5. Термическая ползучесть

1.2. Внутри реакторное поведение.

1.2.1. Радиационные повреждения

1.2.2. Радиационные эффекты в циркониевых сплавах
1.2.3. Влияние облу чения на выделения вторых фаз
1.2.4. Формоизменение циркониевых сплавов в условиях реакторного облучения.
1.2.5. Изменения механических свойств
Выводы но анализу литературных данных
ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Постановка задачи исследовании
2.2. Объект исследования.
2.3. Методики исследований.
2.4. Определение повреждающей дозы.
ГЛАВА 3. СТРУКТУРА ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ.
3.1. Исходная структура труб топливных каналов.
3.1.1. Зереяпая структура
3.1.2. Дислокационная структура
3.2. Изменение структуры сплавов иод облучением.
3.2.1. Зоренная структура после облучения
3.2.2. Дислокационная структура после облучения.
3.2.3. Изменение тонкой структуры под облучением по результатам РГА.
3.3. Фазовый н микрохимическим состав сплавов в исходном состоянии и после облучения.
3.3.1. Сплав Э5.
3.3.2. Сплав Э5.
Выводы но главе 3.
ГЛАВА 4. МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
4.1. Изменение прочностных и пластических свойств под облучением
4.2. Фрактография сплава при механических испытаниях
4.3. Ползучесть сплава в отожженном состоянии.
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При охлаждении сплава /г-2. Zr. Zr) и мстастабильного ? Zr [,. При закалке в во>ту остаточная ? Nb, а при охлаждении с печью - + % Mb. В последнем случае мартенсит практически отсутствует или наблюдаются только его следы. Для полного распада мстастабильной ? Zr фазы необходим последующий отжиг при температурах выше 0 °С, при котором образуются выделения ? Nb. Равновесное содержание Nb в выделениях ? Nb составляет + %. Олово является а- стабилизатором и образует в а- и ? Олово повышает прочность и уменьшает вредное влияние азота, поэтому его добавляют в сплавы в количестве 1,0+1,8% для увеличения сопротивления коррозии. В последнее время, благодаря улучшению контроля за процессом производства и, как следствие, за содержанием азота, сложилась тенденция к уменьшению содержания олова в современных сплавах. Железо, храм, никель считаются "? Эти элементы добавляют в сплавы легированные оловом для улучшения коррозионных свойств. В широком диапазоне концентраций при температурах 5+5 “С, т. В u-фазе растворимость их очень низкая, по данным |], она не превышает ~0 ppm для Fc и 0 ppm для Сг. В двойных сплавах Zr-Cr и Zr-Ni стабильными вторыми фазами являются ZrCr, и Zr. Ni. Подобные фазы обычно наблюдаются в цмркалоях. Fe []. Фаза Zr:. Fe, которая наблюдается на двойной фазовой диаграмме, в ииркалоях не обнаружена, вероятно, из-за низкой скорости ее образования Поэтому’ обычные формулы интсрмсталлидных фаз r циркалоях - ZrfFc. Cr), и Zr,(Ni. Fe). В циркалое-4, где практически нет никеля, соотношение Fe. Cr в ннтерметалднде такое же, как и соотношение, задаваемое при легировании сплава. В циркалое-2 распределение Fc между двумя типами выделений приводит к тому, что соотношение Fe/Cr и Fc/Ni в соответствующих выделениях может меняться в широких пределах [,]. Кристаллическая структура выделений Zr(l'c,Cr), зависит от соотношения Fe/Cr, которое определяется составом и термообработкой сплавов. При соотношении Fe/Cr от 0. ГПУ решетку, в остальных случаях - ГЦК (. Фаза Zr,(Ni. Fe) имеет тетрагональную объемно-центрированную решетку. Сплав Э5 (Zr-1,3%Sn-1 %Nb-0,4%bc) - многокомпонентный, легированный оловом, ниобием н железом. С составляет 1:1. Поэтому олово практически полностью находится в твердом растворе этого сплава. Ниобий и железо имеют ограниченную растворимость в «-/г, которая меньше 0,6 и 0,5 %. Поэтому в этом сплаве могут выделяться ряд кнтсрмсталлнлных фаз на основе /г, МЬ и 1'с [,]. В работах [. Э5 номинального состава образуются интерметаллидные выделения фазы Лавеса. ГПУ решетку с параметрами а-0, нм. К'Ы-'с);. Таким образом, в этом сплаве за счет твердорастворного упрочнения и выделений вторых фаз происходит повышение прочности и сопротивления ползучести, легирование ниобием приводит к повышению сопротивления коррозии в нейтронном поле; оловом - к уменьшению вредного влияния примесей, железом - к стабилизации положительного влияния олова [3]. Пластическая деформация а-/. ГПУ решетку, осуществляется различными механизмами вдоль осей лис [. Высокая пластичность циркониевых сплавов не может быть связана только со скольжением по призматическим плоскостям, которое дает лишь две независимые системы при перестановке индексов. Поэтому при больших деформациях, как и при высоких температурах активируется (с+а) тип скольжения по плоскостям {2 1] или {}. При двойникованнн может быть задействовано несколько систем в зависимости от напряженного состояния. При растягивающих напряжениях в с- направлении наиболее вероятно появление двойников { І 2} <>. Пникованием требует значительно более высокого напряжения сдвига, чем для скольжения, но. Шмидта от ориентации, двойниковакие включается раньше скольжения для некоторых благоприят но ориентированных зерен. При больших деформациях, досппасмых в процессе изготовления изделий, формируется текстура с выстраиванием базисных плоскостей параллельно главному направлению деформирования в процессе прокатки и перпендикулярно - при экструзии. Если применить специальные методы обработки, то можно получить и другую текстуру.