Перспективный трехслойный материал на основе ванадиевого сплава с покрытием из коррозионностойкой стали для сверхжестких условий эксплуатации

Данная работа посвящена решению актуальной проблемы создания новых конструкционных материалов для сверхжестких условий эксплуатации, сочетающих воздействие высоких температур, радиации и агрессивных сред.
Предложен многослойный конструкционный материал, представляющий собой жаропрочный сплав на основе ванадия, защищенный с поверхности ферритной коррозионностойкой сталью. Ванадиевый сплав обеспечивает высокую длительную прочность материала, а защитный слой из стали - высокую коррозионную стойкость в различных средах (жидкие металлы, вода, пар).

Ванадиевые сплавы V- (5-10)% Ti-(4-6)% Cr являются перспективным материалом для оболочек твэлов быстрых реакторов благодаря их жаропрочности, высокой длительной прочности, сопротивлению ползучести и высокой радиационной стойкостью при температурах до 800 °C по сравнению со сталями аустенитного и ферритно-мартенситного классов. Однако в ванадии сильно растворяются кислород и азот при рабочих температурах до 400 °С. 

Предложен многослойный конструкционный материал, представляющий собой жаропрочный сплав на основе ванадия, защищенный с поверхности ферритной коррозионностойкой сталью. Ванадиевый сплав обеспечивает высокую длительную прочность материала, а защитный слой из стали - высокую коррозионную стойкость в различных средах (жидкие металлы, вода, пар).

 В работе получены методом совместного горячего прессования трехслойные трубы двух типов на основе ванадиевого сплава V-4Ti-4Cr защищенные разными (ферритного и феррито-мартенситного классов) сталями. Представлены результаты исследования фазового состава, структуры и механических свойств трехслойного материала на различных этапах технологии. Микроструктурный, микрорентгеноспектральный анализы и дисперсионная рентгеновская спектроскопия по длине волны подтвердили взаимную диффузию химических элементов между ванадиевых сплавов V-4Ti-4Cr и сталей вблизи границы между слоями. Показано, что "переходный" слой формируется в трехслойном материале за счет совместной горячей деформации и отжига, который представляет собой твердый раствор с монотонно изменяющимся химическим составом. Формирование «переходного» слоя диффузии обеспечивает получение прочного соединения между разнородными металлами (материал / покрытие). Отжиг при 1000 °С увеличивает ширину зоны взаимодействия до 150 мкм. Результаты испытаний на растяжение показали, что двухслойный образец ведет себя как монолитный.