Вплив оксидування та азотування на властивості цирконієвих сплавів

Автор(и)

  • Vasyl Trush Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка Національної академії наук України вул. Наукова, 5, м. Львів, Україна, 79060, Україна https://orcid.org/0000-0002-2264-3918

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.97446

Ключові слова:

цирконієві сплави, елементи втілення, приповерхневий шар, твердість, приріст маси, оболонка тепловиділяючого елементу

Анотація

Описано закономірності впливу легування елементами втілення (O, N, H) на фізико-механічні властивості сплавів на основі цирконію. Наведено результати експериментальних досліджень щодо впливу обробки у контрольованому кисне- та азотовмісному середовищах на властивості зразків-кілець, вирізаних із цирконієвої оболонки тепловиділяючого елементу марки Zr-1 % Nb. Показано особливості стану внутрішньої та зовнішньої поверхонь після обробок

Біографія автора

Vasyl Trush, Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка Національної академії наук України вул. Наукова, 5, м. Львів, Україна, 79060

Кандидат технічних наук

Відділ високотемпературної міцності конструкційних матеріалів у газових і рідкометалевих середовищах

Посилання

  1. Kalin, B. A., Platonov, P. A., Chernov, I. I., Shtrombah, Ya. I. (2008). Fizicheskoe materialovedenie. Konstrukcionnye materialy yadernoj tekhniki. Vol. 6. Moscow: MIFI, 672.
  2. Motta, A. T., Couet, A., Comstock, R. J. (2015). Corrosion of Zirconium Alloys Used for Nuclear Fuel Cladding. Annual Review of Materials Research, 45 (1), 311–343. doi: 10.1146/annurev-matsci-070214-020951
  3. Azarenkov, N. A., Bulavin, L. A., Zalyubovskij, I. I., Kirichenko, V. G., Neklyudov, I. M., Shilyaev, B. A. (2012). Yadernaya ehnergetika. Yadernaya ehnergetika. Kharkiv: HNU imeni V. N. Karazina, 535.
  4. Banerjee, S., Banerjee, M. K. (2016). Nuclear Applications: Zirconium Alloys. Reference Module in Materials Science and Materials Engineering. doi: 10.1016/b978-0-12-803581-8.02576-5
  5. Chernyaeva, T. P., Stukalov, A. I., Gricina, V. M. (1999). Kislorod v cirkonii: Obzor po materialam otechestvennoj i zarubezhnoj pechati za 1955–1999 gg. Kharkiv, 111.
  6. Chernyaeva, T. P., Stukalov, A. I., Gricina, V. M. (2002). Vliyanie kisloroda na mekhanicheskie svojstva cirkoniya. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Vakuum, chistye materialy, sverhprovodniki, 1, 96–102.
  7. Kirichenko, V. G. (2015). YAderno-fizicheskoe metallovedenie splavov atomnoj ehnergetike. Kharkiv: HNU imeni V. N. Karazina, 481.
  8. Chernyaeva, T. P., Ostapov, A. V. (2013). Vodorod v cirkonii. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Fizika radiacionnyh povrezhdenij i radiacionnoe materialovedenie, 5, 16–32.
  9. Frost, B. R. T. (Ed.) (1994). Materials Science and Technology: A Comprehensive Treatment. Vol. 10B. Wiley-VCH, 455.
  10. Chernyaeva, T. P., Stukalov, A. I., Gricina, V. M. (2000). Povedenie kisloroda v cirkonii. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Fizika radiacionnyh povrezhdenij i radiacionnoe materialovedenie, 2 (77), 71–85.
  11. Steinbruck, M., Bottcher, M. (2011). Air oxidation of Zircaloy-4, M5® and ZIRLO™ cladding alloys at high temperatures. Journal of Nuclear Materials, 414 (2), 276–285. doi: 10.1016/j.jnucmat.2011.04.012
  12. Allen, T. R., Konings, R. J. M., Motta, A. T. (2012). Corrosion of Zirconium Alloys. Comprehensive Nuclear Materials, 49–68. doi: 10.1016/b978-0-08-056033-5.00063-x
  13. Kurpaska, L., Jozwik, I., Jagielski, J. (2016). Study of sub-oxide phases at the metal-oxide interface in oxidized pure zirconium and Zr-1.0 % Nb alloy by using SEM/FIB/EBSD and EDS techniques. Journal of Nuclear Materials, 476, 56–62. doi: 10.1016/j.jnucmat.2016.04.038
  14. Coindreau, O., Duriez, C., Ederli, S. (2010). Air oxidation of Zircaloy-4 in the 600–1000 °C temperature range: Modeling for ASTEC code application. Journal of Nuclear Materials, 405 (3), 207–215. doi: 10.1016/j.jnucmat.2010.07.038
  15. Arima, T., Moriyama, K., Gaja, N., Furuya, H., Idemitsu, K., Inagaki, Y. (1998). Oxidation kinetics of Zircaloy-2 between 450 °C and 600 °C in oxidizing atmosphere. Journal of Nuclear Materials, 257 (1), 67–77. doi: 10.1016/s0022-3115(98)00069-5
  16. Ritchie, I. G., Atrens, A. (1977). The diffusion of oxygen in alpha-zirconium. Journal of Nuclear Materials, 67 (3), 254–264. doi: 10.1016/0022-3115(77)90097-6
  17. Hood, G. M., Zou, H., Herbert, S., Schultz, R. J., Nakajima, H., Jackman, J. A. (1994). Oxygen diffusion in α-Zr single crystals. Journal of Nuclear Materials, 210 (1-2), 1–5. doi: 10.1016/0022-3115(94)90215-1
  18. Ishchenko, N. I. (2014). Opredelenie koehfficienta diffuzii kisloroda v okside na cirkonievyh splavah i v prilegayushchem metalle po dannym izmerenij korrozionnogo privesa i tolshchiny oksidnogo sloya. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Materialy na teplovyh i bystryh nejtronah, 4 (92), 88–92.
  19. Duglas, D. (1975). Metallovedenie cirkoniya. Moscow: «Atomizdat», 360.
  20. Duriez, C., Guilbert, S., Stern, A., Grandjean, C., Belovsky, L., Desquines, J. et. al. (2011). Characterization of Oxygen Distribution in LOCA Situations. Journal of ASTM International, 8 (2), 103156. doi: 10.1520/jai103156
  21. Shmakov, A., Kalin, B., Smirnov, E. (2014). Vodorod v splavah cirkoniya. Gidridnoe ohrupchivanie i razrusheniya cirkonievyh materialov. LAP LAMBERG Academic Publishing ist ein der. Deutschland, 196.
  22. Koteneva, M. V. (2014). Struktura i razrushenie oksidnyh plenok cirkonievyh splavov. Moscow, 24.
  23. Benara, Zh. (Ed.) (1969). Okislenie metallov. Vol. II. Moscow: Izd-vo «Metallurgiya», 444.
  24. Zhang, J., Oganov, A. R., Li, X., Dong, H., Zeng, Q. (2015). Novel compounds in the Zr-O system, their crystal structures and mechanical properties. Phys. Chem. Chem. Phys., 17 (26), 17301–17310. doi: 10.1039/c5cp02252e
  25. Ivasishin, O. M., Voevodin, V. N., Dekhtyar, A. I., Markovskij, P. E., Pilipenko, N. N., Lavrinenko, S. D., Gontareva, R. G. (2015). Osobennosti mekhanicheskogo povedenie trubok tvehlov iz splava Zr-1 % Nb v usloviyah immitacii avarijnogo otklyucheniya ohlazhdeniya. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Materialy na teplovyh i bystryh nejtronah, 5 (99), 53–60.
  26. Steinbruck, M. (2014). High-temperature reaction of oxygen-stabilized α-Zr(O) with nitrogen. Journal of Nuclear Materials, 447 (1-3), 46–55. doi: 10.1016/j.jnucmat.2013.12.024
  27. Borodin, O. V., Bryk, V. V., Vasilenko, R. L., Voevodin, V. N., Petel'guzov, I. A., Rybal'chenko, N. D. (2008). Vliyanie soderzhanie kisloroda na ehvolyuciyu mikrostruktury splava Zr1 % Nb pri ionnom soderzhanii. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Fizika radiacionnyh povrezhdenij i radiacionnoe materialovedenie, 2 (92), 53–61.
  28. Puls, M. P. (2012). The Effect of Hydrogen and Hydrides on the Integrity of Zirconium Alloy Components. Springer-Verlag London, 475. doi: 10.1007/978-1-4471-4195-2
  29. Birchley, J., Fernandez-Moguel, L. (2012). Simulation of air oxidation during a reactor accident sequence: Part 1 – Phenomenology and model development. Annals of Nuclear Energy, 40 (1), 163–170. doi: 10.1016/j.anucene.2011.10.019
  30. Blahova, O., Medlin, R., Riha, J. (2009). Evaluation of microstructure and local mechanical properties of zirconium alloys. 18th International Metallurgical & Materials Conference Proceedings Metal, 19–21.
  31. Ishchenko, N. I., Petel'guzov, I. A., Slabospickaya, E. A., Vasilenko, R. L. (2005). Vliyanie vysokotemperaturnogo otzhiga v vodyanom pare na strukturu obolochek iz splava cirkoniya s 1 % Nb. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Fizika radiacionnyh povrezhdenij i radiacionnoe materialovedenie, 5 (88), 115–120.
  32. Yegorova, L., Lioutov, K., Jouravkova, N., Konobeev, A., Smirnov, V., Chesano, V., Goryachev, A. (2005). Experimental Study of Embrittlement of Zr-l % Nb VVER Cladding under LOCA-Relevant Conditions. U.S. Nuclear Regulatory Commission Washington, 475.
  33. Nikulin, S. A., Rozhnov, A. B., Gusev, A. Y., Nechaykina, T. A., Rogachev, S. O., Zadorozhnyy, M. Y. (2014). Fracture resistance of Zr–Nb alloys under low-cycle fatigue tests. Journal of Nuclear Materials, 446 (1-3), 10–14. doi: 10.1016/j.jnucmat.2013.11.039
  34. Jun, Z., Zhongkui, L., Jianjun, Z., Feng, T. (2012). Effect of Hydrogen Content on Low-Cycle Fatigue Behavior of Zr-Sn-Nb Alloy. Rare Metal Materials and Engineering, 41 (9), 1531–1534. doi: 10.1016/s1875-5372(13)60006-5
  35. Vahrusheva, V. S., Kolenkova, O. A., Suhomlin, G. D. (2005). Vliyanie soderzhaniya kisloroda na plastichnost', povrezhdaemost' i parametry akusticheskoj ehmmisii metalla trub iz splava Zr-1 % Nb. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Fizika radiacionnyh povrezhdenij i radiacionnoe materialovedenie, 5, 104–109.
  36. Girsova, S. L. (2009). Vliyanie kisloroda na dislokacionnye prevrashcheniya v GPU-splavov cirkoniya. X Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya Ural'skaya shkola-seminar metallovedov-molodyh uchenyh. Ekaterinburg, 26–28.
  37. Azhazha, V. M., Borts, B. V., Butenko, I. M. et. al. (2006). Vyrobnytstvo partiyi trubnykh zahotovok treks-trub ta vyhotovlennya doslidno-promyslovoyi partiyi tvel'nykh trub zi splavu Zr-1Nb iz vitchyznyanoyi syrovyny. Nauka ta innovatsiyi, 2 (4), 64–76.

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-04-26

Як цитувати

Trush, V. (2017). Вплив оксидування та азотування на властивості цирконієвих сплавів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(11 (86), 34–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.97446

Номер

Том 2 № 11 (86) (2017): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Vasyl Trush

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.