Использование методов измерения термоэдс и электросопротивления для исследования фазовых превращений в сплаве Zr1Nb

Abstract

Определяются области применимости различных методов для исследования структурно-фазовых превращений в сплаве Zr+1Nb, широко используемом в реакторостроении, производство и изготовление изделий из которого осваивается в Украине. Проведено исследование структурно-фазовых преобразований материала твэльных труб из сплава Zr+1Nb, изготовленного на основе кальциетермического циркония (Zr1Nb), путем измерения термоэдс и электросопротивления. Установлено, что при изменении электросопротивления наглядно проявляются начало объемного (массивного) α→β-перехода, при температуре ~750 °С и его окончание при температуре ~950 °С, в то время как измерение термоэдс на образцах, прошедших последовательные ступенчатые отжиги длительностью 3 ч при температурах в интервале 300…700 °С, позволяет определить температуру монотектоидного превращения. Для Zr1Nb исследуемых партий температура монотектоидного превращения составляет (620±7) °С. Результаты проведенных исследований согласуются с данными рентгеноструктурного исследования. Для возможности сравнения аналогичные исследования были проведены на твэльных трубах из сплава Zr+1Nb, изготовленного на основе электролитического циркония (Э110), на котором температура монотектоидного превращения равна ~610 °С.

Визначаються області застосовності різних методів для дослідження структурно-фазових перетворень у сплаві Zr+1Nb, який широко використовується в реакторобудуванні, виробництво й виготовлення виробів з якого освоюється в Україні. Проведено дослідження структурно-фазових перетворень матеріалу твельних труб зі сплаву Zr+1Nb, виготовленого на основі кальцієтермічного цирконію (Zr1Nb), шляхом виміру термое.р.с. і електроопору. Установлено, що при зміні електроопору наочно проявляються початок об'ємного (масивного) α→β-переходу при температурі ~750 ºС і закінчення переходу при температурі ~950 ºС, у той час як вимір термое.р.с. на зразках, що пройшли послідовні східчасті відпали тривалістю 3 ч при температурах в інтервалі від 300 до 700 ºС, дозволяє визначити температуру монотектоїдного перетворення. Для Zr1Nb досліджуваних партій температура монотектоїдного перетворення (620±7) ºС. Результати проведених досліджень погодяться з даними рентгеноструктурного дослідження. Для можливості порівняння аналогічні дослідження були проведені на твельних трубах зі сплаву Zr+1Nb, який виготовлено на основі електролітичного цирконію (Е110) і температура монотектоїдного перетворення якого дорівнює ~610 ºС.

The paper determines the applicability areas of different methods for the study of structural phase transformations in a Zr+1Nb alloy, which is extensively used in reactor construction; production and fabrication of products from Zr+1Nb is currently developed in Ukraine. Electromotive force and electric resistance were measured to study structural phase transformations of Zr+1Nb fuel rod tubes based on calciothermal zirconium (Zr1Nb). It was established that changes in electric resistance clearly show the beginning of a massive α→β transition at ~750 °C and the end of α→β transition at ~950 °C, whereas measurement of thermo-e.m.f. in the samples subjected to successive 3-hour step annealing in the temperature range from 300 to 700 °C allows the temperature of monotectoid transformation to be found. For sample Zr1Nb batches the temperature of monotectoid transformation is (620±7) °C. The measurement results are consistent with the similar studies carried out on Zr+1Nb fuel rod tubes based on electrolytic zirconium (E110), for which the temperature of monotectoid transformation is equal to ~610 °C.