материал на основе циркония
Классы МПК: | C22C16/00 Сплавы на основе циркония |
Автор(ы): | Никулина А.В., Маркелов П.П., Маркелов В.А., Перегуд М.М., Иванов А.Н., Шебалдов П.В., Лосицкий А.Ф., Дубровский В.А., Бибилашвили Ю.К., Котрехов В.А., Кузьменко Н.В. |
Патентообладатель(и): | Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.А.А.Бочвара |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-03-04 публикация патента:
10.04.1995 |
Материал на основе циркония предназначен для применения в качестве конструкционного материала активной зоны атомных реакторов. Материал на основе циркония содержит, мас. % : ниобий - 0,5 - 1,5; олово - 0,9 - 1,5; железо - 0,3 - 0,6; хром - 0,005 - 0,2; углерод - 0,005 - 0,04; кислород - 0,05 - 0,15, кремний - 0,005 - 0,15, цирконий - остальное, причем сткруктура материала представляет собой металлическую матрицу, упрочненную оловосодержащими и железосодержащими интерметаллидами с объемным содержанием суммы интерметаллидов Zr(Fe, Nb)2+Zr(Fe, Cr, Nb)+(Zr, Nb)3Fe не менее 60% от общего содержания железосодержащих интерметаллидов при расстоянии между ними 0,30 0,30
0,09 0,09 мкм. Свойства сплава следующие: привес в воде автоклава при температуре 350°С, давлении 168 атм, за 3000 г - 50 - 80 мг/дм2, деформация радиационного роста при флюенсе 5,4
1022см-2 /Е
0,1 МЭВ/, - 0,25 - 0,75%. 2 табл.
Рисунок 1
![материал на основе циркония, патент № 2032759](/images/patents/441/2032058/177.gif)
![материал на основе циркония, патент № 2032759](/images/patents/441/2032074/183.gif)
![материал на основе циркония, патент № 2032759](/images/patents/441/2032002/8805.gif)
Формула изобретения
МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЦИРКОНИЯ, содержащий ниобий, олово, железо, хром, углерод, кислород, кремний, отличающийся тем, что, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас. Ниобий 0,5 1,5Олово 0,9 1,5
Железо 0,3 0,6
Хром 0,005 0,2
Углерод 0,005 0,04
Кислород 0,05 0,15
Кремний 0,005 0,15
Цирконий Остальное
причем структура материала представляет собой металлическую матрицу, упрочненную оловосодержащими и железосодержащими интерметаллидами с объмным содержанием суммы интерметаллидов
Zr (Fe, Nb)2 + Zr (Fe, Cr, Nb) + (Zr, Nb)3 Fe
не менее 60% от общего содержания железосодержащих интерметаллидов при расстоянии между ними (0,30
![материал на основе циркония, патент № 2032759](/images/patents/441/2032058/177.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к коррозионностойким сплавам на основе циркония, используемым в качестве конструкционных материалов активной зоны атомных реакторов. К указанным сплавам предъявляется целый ряд требований по прочностным характеристикам, коррозионной стойкости в воде и в среде высокотемпературного водяного пара, по стойкости к наводороживанию, сопротивлению радиационному росту и ползучести. Сплавы должны обладать высокими технологическими характеристиками, поскольку предназначены для изготовления тонкостенных труб для оболочек твэлов, дистанционирующих решеток и других конструктивных элементов активной зоны. Известен сплав на основе циркония, содержащий олово, ниобий, железо и неизбежные примеси [1] Недостатком этого сплава является пониженная технологичность вследствие образования в структуре на ранних стадиях передела строчечного расположения крупных устойчивых интерметаллидов. Известен сплав на основе циркония, способ его изготовления и способ получения изделий из него [2] включающий получение самого сплава из следующих ингредиентов, в мас. ниобий 0,5-2,0; олово 0,9-1,5; третий компонент из группы, которую составляют железо, хром, молибден, ванадий, медь, никель, вольфрам 0,09-0,11; и цирконий основа. Изделия, изготовленные по известному способу, обладают недостаточно широким комплексом коррозионных свойств, в том числе недостаточно высоким сопротивлением нодулярной коррозии в кипящей воде. Однако в патенте не оговаривается состав интерметаллидной фазы, которая отвечает за общий уровень коррозионных свойств сплава. Пониженное содержание железа не позволяет получить определенное соотношение различных железосодержащих интерметаллидов, что снижает стабильность и уровень коррозионных свойств. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости в воде, в том числе кипящей, (привес в воде при 350oC и давлении 168 атм), повышение сопротивления радиационному росту и ползучести при облучении в процессе эксплуатации. Предложенный сплав в отличие от прототипа обладает высокими прочностными характеристиками, коррозионной стойкостью в воде в условиях кипения, высоким сопротивлением радиационному росту и ползучести. Наиболее существенным отличием сплава от других известных циркониевых сплавов является то, что в процессе нейтронного облучения его структурно-фазовое состояние становится более равновесным, выделения вторых фаз сохраняют свое кристаллическое строение, а <c> компонента дислокационных петель практически не обнаруживается до флюенса 5,4 x x1026 м-2 (Е![материал на основе циркония, патент № 2032759](/images/patents/441/2032002/8805.gif)
Наличие определенного качественного и количественного состава интерметаллидов и структуры обуславливается не только предложенным химическим составом, но и определенной обработкой, которые приводят к увеличению стабильности структуры и свойств при облучении в процессе эксплуатации. П р и м е р. Были выплавлены методом вакуумной плавки сплавы, содержащие компоненты в количествах, соответствующих граничным, средним и заграничным значениям. Указанные сплавы были подвергнуты полному переделу, имитирующему изготовление полуфабрикатов, а именно горячей деформации ковкой,
![материал на основе циркония, патент № 2032759](/images/patents/441/2032063/946.gif)
![материал на основе циркония, патент № 2032759](/images/patents/441/2032016/945.gif)
![материал на основе циркония, патент № 2032759](/images/patents/441/2032016/945.gif)
![материал на основе циркония, патент № 2032759](/images/patents/441/2032002/8805.gif)
Класс C22C16/00 Сплавы на основе циркония