Структура и характер разрушения цирконивого сплава Э110 после окисления в различных средах.

   Для изготовления оболочек ТВЭЛов в России используют отечественные промышленные циркониевые сплавы Э110. При работе реактора важными свойствами циркониевых сплавов являются коррозионная стойкость, высокое сопротивление окислению и гидрированию, трещиностойкость, сохранение стабильности при взаимодействии с топливом, а также достаточный запас свойств при работе в аварийных условиях.

   В данной работе проведено исследование структуры, механических свойств и разрушения оксидных пленок, формирующихся на образцах циркониевых сплавов при окислении в воде и паре.

   Использованы трубчатые образцы, вырезанные из оболочечных труб сплава Э110 после окисления в автоклаве: в воде при температуре 360 ºC, давлении 18,6 МПа в течение 600 суток, в паре при температуре 400 ºC, давлении 10,5 МПа в течение 300 суток и в воде с добавлением 70 ppm лития в течение 120 суток. 

   В работе были применены методики качественного и количественного анализа структуры методами электронной просвечивающей и сканирующей микроскопии и механических свойств оксидных пленок с измерением акустической эмиссии. При изучении структуры и разрушения оксидных пленок циркониевых сплавов различных состояний после автоклавных испытаний в воде (600 суток), в паре (300 суток) и в воде с добавлением лития (120 суток) выявлено три основных типа характерных зеренных структур оксидных пленок: с преимущественно вытянутыми зернами, со слоистой структурой, сочетающей слои вытянутых и равноосных зерен и смесь из слабовытянутых и равноосных зерен.

   Пленки образованные в воде разрушаются путем отслоя. Отслаивание происходит на границе между слоями вытянутых и равноосных зерен, после отслоя на поверхности образца остается тонкий слой оксидной пленки. Разрушение оксидных пленок образцов, окисленных в паре, идет в поперечном направлении, о чем свидетельствуют поперечные трещины.  В воде с литием образование трещин идет путем образования трещин в продольных и поперечных направления, чему способствует структура из слабовытянутых и равноосных зерен с большим количеством трещин и пор.

   В работе определены напряжения разрушения оксидных пленок, количественно описана структура и дефектность пленок.

   Научный руководитель - к.т.н., Котенева М.В.