Aluminiumlegierung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Alumi- nium-Nickel-Legierung mit erhöhter Korrosionsbe ständigkeit gegen Wasser bei hohen Temperaturen und Drücken.
Es ist bekannt, dass Aluminiumlegierungen, die 0,5-5,0 % Nickel und vorzugsweise 0,25-1,0 0/a Eisen enthalten, ,im Vergleich zu reinem Aluminium eine bessere Beständigkeit gegenüber Wasser bei hohen Temperaturen und Drücken zeigen. So wird z.
B. eine Legierung aus hochreinem Aluminium (99,995 0/a Reinheit) mit 2,5 a/o Nickel bei 300 C der Korrosion durch Wasser 100 Stunden widerstehen und eine Le- gierung aus technischem Aluminium (mit 0,5% Eisen und 0,25 % Silizium) und 2,
5 % Nickel wird der Korrosion durch Wasser bei 325 C 130 Tage wider stehen.
Man nimmt an, dass das Nickel das Aluminium schützt, indem es die Wasserstoffdiffusionsschäden des letzteren vermindert. Nickel hat in Aluminium eine geringe Löslichkeit, bildet eine Phase, aus der Wasserstoff leicht freigesetzt wird und ist im Alu minium gleichmässig in Form feiner Partikel verteilt.
Es bewirkt eine gleichmässige Verteilung von Zonen mit schwacher Wasserstoffüberspannung und ermöglicht, kathodisch gebildeten Wasserstoff aus sol chen Zonen an der Metalloberfläche frei entweichen statt in das Metall hineindiffundieren zu lassen.
Es wurde nun gefunden, dass die Korrosionsbe ständigkeit des Aluminiums weiter verbessert werden kann, wenn man ein Metall zusetzt, das die Eigen schaft des durch den korrosiven Angriff auf dem Alu minium gebildeten Schutzbelages verbesssert. Es wurde gefunden, dass ein Zusatz von weniger als 0,311/o Titan, gegebenenfalls in Verbindung mit weni- ger als 0,1 ,% Beryllium,
diese erwünschte Wirkung hat. Die erfindungsgemässe Aluminiumlegierung zeich- net sich dadurch aus, dass sie 0,5-2,5% Nickel, 0,1 bis 0,3 % Titan,
bis zu 1 Gew II/o Eisen und bis zu 0,5 Gew:O/o Silicium enthält. Vorzugsweise enthält die Legierung auch 0,05-0,10% Beryllium.
In der vorliegenden Beschreibung sind die Prozent angaben in Gewichtsprozenten zu verstehen.
Die Legierungen können nach den üblichen Me thoden, vorzugsweise durch Schmelzen im Vakuum, hergestellt sein. Falls man andere Methoden als das Vakuumschmelzen anwendet, kann eine Anlassbe- handlung im Vakuum die Korrosionsbeständigkeit ebenfalls verbessern.
Legierungen gemäss vorliegender Erfindung wer den durch folgende Beispiele beschrieben.
<I>Beispiel 1</I> Man stellt aus technischem Aluminium und Titan eine Legierung folgender Zusammensetzung her:
EMI0001.0109
Nickel <SEP> 1;75 <SEP> p/o
<tb> Eisen <SEP> 0,751/o
<tb> Silizium <SEP> 0;15%
<tb> Titan <SEP> <B><I>0,15010</I></B>
<tb> Aluminium <SEP> Rest <I>Beispiel 2</I> Unter Zusatz von Titan und Beryllium wurde aus technischem Aluminium eine Legierung folgender Zusammensetzung hergestellt:
EMI0001.0111
Nickel <SEP> 1,75%
<tb> Eisen <SEP> 0,75 <SEP> 0/0
<tb> Silizium <SEP> 0,20%
<tb> Beryllium <SEP> <B><I>0,05010</I></B>
<tb> Titan <SEP> 0,200/0
<tb> Aluminium <SEP> Rest Nach üblicher Verarbeitung zu Blechen und 24 stündigem Anlassen bei 620 C zeigten diese zwei Legierungen beispielsweise bei 325 C in Wasser eine viel grössere Korrosionsbeständigkeit als Legierungen, die gleiche Mengen an Nickel, Eisen und Silizium, aber kein Beryllium und Titan enthielten.
Die erfindungsgemässen Legierungen können als Umhüllungen von Reaktorbrennstoffelementen, als Metallphase in Cermet -Brennstoffen oder zur Her stellung von Brennstofflegierungen für Atomreaktoren, die Hochdruckwassersysteme bei hohen Temperaturen benützen, Verwendung finden.
Aluminum alloy The present invention relates to an aluminum-nickel alloy with increased corrosion resistance to water at high temperatures and pressures.
It is known that aluminum alloys which contain 0.5-5.0% nickel and preferably 0.25-1.0% iron, compared to pure aluminum, show a better resistance to water at high temperatures and pressures. So z.
B. an alloy of high-purity aluminum (99.995 0 / a purity) with 2.5 a / o nickel at 300 C withstand corrosion by water for 100 hours and an alloy of technical aluminum (with 0.5% iron and 0, 25% silicon) and 2,
5% nickel will withstand corrosion from water at 325 C for 130 days.
It is believed that the nickel protects the aluminum by reducing the hydrogen diffusion damage to the latter. Nickel has low solubility in aluminum, forms a phase from which hydrogen is easily released and is evenly distributed in the aluminum in the form of fine particles.
It causes an even distribution of zones with a weak hydrogen overvoltage and enables cathodically formed hydrogen to escape freely from such zones on the metal surface instead of diffusing into the metal.
It has now been found that the corrosion resistance of aluminum can be further improved if a metal is added that improves the property of the protective coating formed by the corrosive attack on the aluminum. It has been found that an addition of less than 0.311 / o titanium, possibly in conjunction with less than 0.1% beryllium,
has this desired effect. The aluminum alloy according to the invention is characterized in that it contains 0.5-2.5% nickel, 0.1-0.3% titanium,
contains up to 1% by weight of iron and up to 0.5% by weight of silicon. Preferably the alloy also contains 0.05-0.10% beryllium.
In the present description, the percentages are to be understood as percentages by weight.
The alloys can be produced by the usual methods, preferably by melting in a vacuum. If methods other than vacuum melting are used, tempering in a vacuum can also improve the corrosion resistance.
Alloys according to the present invention are described by the following examples.
<I> Example 1 </I> An alloy of the following composition is produced from technical aluminum and titanium:
EMI0001.0109
Nickel <SEP> 1; 75 <SEP> p / o
<tb> iron <SEP> 0.751 / o
<tb> silicon <SEP> 0; 15%
<tb> Titan <SEP> <B><I>0,15010</I> </B>
<tb> Aluminum <SEP> rest <I> Example 2 </I> With the addition of titanium and beryllium, an alloy with the following composition was produced from technical aluminum:
EMI0001.0111
Nickel <SEP> 1.75%
<tb> iron <SEP> 0.75 <SEP> 0/0
<tb> silicon <SEP> 0.20%
<tb> Beryllium <SEP> <B><I>0,05010</I> </B>
<tb> Titan <SEP> 0.200 / 0
<tb> Aluminum <SEP> remainder After the usual processing into sheet metal and tempering at 620 C for 24 hours, these two alloys, for example at 325 C in water, showed a much greater corrosion resistance than alloys with the same amounts of nickel, iron and silicon, but no beryllium and contained titanium.
The alloys according to the invention can be used as coatings for reactor fuel elements, as a metal phase in cermet fuels or for the manufacture of fuel alloys for nuclear reactors that use high-pressure water systems at high temperatures.