Исследование влияния скорости деформации на характер разрушения наводороженных циркониевых сплавов

В настоящее время циркониевые сплавы применяются в атомной энергетике в качестве материалов для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ). При эксплуатации атомного реактора оболочки ТВЭЛов работают при повышенных температурах и при взаимодействии с теплоносителем – окисляются, в результате чего происходит их наводороживание с возможным выделением хрупкой гидридной фазы. Также оболочки ТВЭЛов пластически деформируются под воздействием расширения, расположенного внутри них ядерного топлива. Поэтому, актуальной задачей является исследование влияния скорости деформации на характер разрушения наводороженных оболочек ТВЭЛов.

В работе исследовались образцы из циркониевых сплавов типа Э110, Э635 и Zircaloy-4, наводороженных до 600 ppm в различном структурном состоянии, испытанные на растяжение с различной скоростью деформации от 0,08 до 200 мм/мин при температуре 380 °С.

Металлографический анализ гидридной фазы проводился на оптическом инвертированном микроскопе Carl Zeiss Axio Observer при увеличении ×500. Фрактографический анализ элементов изломов проводился на сканирующем электронном микроскопе JSM –6610 LV (JEOL) при различном увеличении. Количественный расчет элементов структуры и изломов образцов циркониевых сплавов проводился в программной среде Image Expert Pro 3. Были определены геометрия и плотность гидридов, пор на образцах циркониевых сплавов в различном структурном состоянии.

Проанализирован характер изменения и механизм разрушения образцов из циркониевых сплавов при заданном уровне наводороживания и температуре испытания при увеличении скорости деформации.

Результаты анализа характера разрушения образцов, испытанных при различных скоростях деформации, показали, что во всех сплавах наблюдалась достаточно высокое значение утяжки, что характеризует изломы как вязкие. На микроуровне изломы всех состояний, также имели преимущественно вязкий характер разрушения, характеризующийся ямочным строением с наличием небольшого количества пор в изломах. 

Научный руководитель - к.т.н., доц. Белов В.А.