DE1217630B - Verfahren zur Verbesserung der Massbestaendigkeit und Korrosionsbestaendigkeit von Uran-Zirkonium-Niob-Legierungen - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Massbestaendigkeit und Korrosionsbestaendigkeit von Uran-Zirkonium-Niob-LegierungenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
C22f
Deutsche Kl.: 4Od-1/18
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
1217 630
U 8748 VI a/40 d
1. März 1962
26. Mai 1966
U 8748 VI a/40 d
1. März 1962
26. Mai 1966
Die Erfindung betrifft die Verbesserung der Maßbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Uran-Zirkonium-Niob-Legierungen.
Eines der schwierigen Probleme beim Betrieb von Kernreaktoren ergibt sich aus der Neigung der Uranoder
anderen Metall-Brennstoffstäbe oder -Brennelemente, bei den Wärme- und Bestrahlungsbedingungen
im Reaktor in der Länge zu wachsen. Manchmal treiben die Brennstoffstäbe die Enden ihrer
Schutzumhüllungen so weit auseinander, daß ein Bersten eintritt, wodurch die gefährlich radioaktiven
Spaltprodukte in den wäßrigen Moderator bzw. das wäßrige Kühlmittel freigegeben werden, welche dadurch
in direkte Berührung mit dem metallischen Brennstoff kommen und dessen Korrosion verursachen
können. Außer einer solchen direkten Berührung auf Grund eines Berstens kann sich eine
direkte Berührung auch aus kleinen Leckstellen der Umhüllung ergeben, die aus irgendwelchen Gründen
entstehen, z. B. wenn eine kleine Unzulänglichkeit der Umhüllung zum Entstehen eines nadelfeinen
Loches führt. Bei Reaktoren des Siedewassertyps können selbst außerordentlich feine Löcher in der
Umkleidung zum Eindringen von Dampf und zur Korrosion der in der Umhüllung befindlichen Uranlegierung
führen.
Es ist bekannt, daß ein Legieren des Urans mit Zirkonium und Niob, die Maßbeständigkeit bei
Reaktorbedingungen verbessert. Man hat bereits solche ternäre Legierungen hergestellt, deren gebräuchlichste
und beste aus 5 Gewichtsprozent Zirkonium, 1 1I2. Gewichtsprozent Niob, Rest Uran,
besteht. Man kennt Verfahren zur Behandlung dieser Legierungen, mit denen man entweder die Maßbeständigkeit
oder die Korrosionsbeständigkeit, aber nicht beide Eigenschaften verbessern kann; in den
meisten, wenn nicht in allen Fällen führen die Maßnahmen, mit denen die Maßbeständigkeit erhöht wird,
zu einer Abnahme der Korrosionsbeständigkeit, und umgekehrt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Verbesserung der Maßbeständigkeit und
Korrosionsbeständigkeit von Uran-Zirkonium-Niob-Legierungen bei Kernreaktorbedingungen, das sich
dadurch kennzeichnet, daß man die Legierung durch kurzzeitiges Erwärmen in die y-Phase umwandelt,
durch längeres Erwärmen auf eine niedrigere Temperatur in die « -j- β -{■ y-Phase überführt, an der
Luft abkühlt, auf dem gleichen Wege wie bei der ersten Umwandlung wieder in die y-Phase umwandelt und in
Wasser abschreckt.
Grundlage der Erfindung war die Erkenntnis, daß Verfahren zur Verbesserung der
Maßbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit
vonUran-Zirkonium-Niob-Legierungen
Maßbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit
vonUran-Zirkonium-Niob-Legierungen
Anmelder:
United States Atomic Energy Commission,
Germantown, Md. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Pienzenauer Str. 28
Als Erfinder benannt:
John Howard Kittel, Naperville, JU. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom l.März 1961 (92721)
man die Maßbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit
der obengenannten Legierungen gleichzeitig verbessern kann, indem eine Kaltverarbeitung und
anschließend eine mehrstufige Wärmebehandlung unter bestimmten Bedingungen durchgeführt wird, die nachfolgend
an Hand eines Phasendiagramms beschrieben sind, das eine vor kurzem gefundene α+/J+y-Phase
aufweist. Es hat sich gezeigt, daß die Legierungen nach Durchlaufen dieser Phase unter gewissen Umständen
die ungewöhnlichen Eigenschaften einer gleichzeitig verbesserten Maß- und Korrosionsbeständigkeit
annehmen.
In der Zeichnung sind die Phasen von Legierungen des Urans mit Zirkonium und Niob mit konstanten
Gewichtsverhältnissen von Zirkonium zu Niob von 5 :1 Vz dargestellt. Dabei sind die Gewichtsprozente
Zr und Nb in tertiären Uranlegierungen als Abszissen gegen die Temperatur in Grad Celsius als Ordinaten
aufgetragen, wobei die Phasen in der üblichen Weise
von den Flächenbereichen des Diagramms dargestellt werden.
Wie die Zeichnung zeigt, sind zwei Phasen, die y-Phase am Kopf des Diagramms und die <%+y-Phase
am Boden des Diagramms, viel größer als die anderen.
Die β+y-Phase nimmt einen Raum in Form ungefähr
eines rechtwinkligen Dreiecks an der linken Seite ein, und unmittelbar darunter befindet sich eine lang-
609 570/452
gezogene, »linsenförmige«, von den Linien ESA und ETA umschlossene Fläche, die jetzt als ausgeprägte
a+jS-f-y-Phase aufgefunden wurde.
Wenn die ternären Legierungen der genannten Art, in der y-Phase vorliegen und plötzlich abgeschreckt
werden, z. B. unter Verwendung von Wasser, bleiben sie in dieser Phase und haben bei Reaktorbedingungen
eine überlegene Korrosionsbeständigkeit, aber eine geringe Maßbeständigkeit, während bei Überführung
der Legierungen in die «+y-Phase und allmähliche
Abkühlung, derart, daß die Legierungen in dieser Phase verbleiben, die Maßbeständigkeit gut, aber die
Korrosionsbeständigkeit den plötzlich aus dem Gebiet der y-Phase abgeschreckten Legierungen unterlegen ist.
Es wurden Überlegungen angestellt, ob sich eine Kombination von guter Maß- und Korrosionsbeständigkeit
erzielen lassen könnte, wenn man die Legierungen einer'Behandlung unterwirft, auf Grund deren
sie in der α+/?+y-Zwischenphase kristallisieren, aber
die Praxis hat gelehrt, daß die gewünschten Ergebnisse dadurch nicht erhalten werden. Die Ergebnisse weiterer
Untersuchungen sind zum Teil in der Tabelle zusammengestellt.
Bei der Ermittlung der in der Tabelle angeführten Werte wurden alle in der linken Spalte genannten
Proben der bevorzugten Legierung aus 5 Gewichtsprozent Zirkonium, 1 Va Gewichtsprozent Niob, Rest
Uran, aus dem gleichen Rohblock genommen. Alle Proben hatten eine Länge von 25,4 mm und eine (in,
dem Dimensionsbereich der meisten Brennstoffstäbe liegende) Qüerschnittsfläche von 3,48 · 3,48 mm. Wie
in der zweiten Spalte von links angeführt, wurden
ίο einige Proben bei etwa 850° C warmgewalzt und andere
bei etwa 25° C kaltgewalzt, wobei bei der Kaltwalzung eine Dickenabnahme von 12% bei der Kaltwalztemperatur
erfolgte. Nach dem Walzen wurden die Proben den in der nächstfolgenden Spalte angeführten Wärmebehandlungen
unterworfen und ohne Umhüllung in einem Kernreaktor des thermischen Siedewassertyps
auf den in Atomprozent angegebenen7 Brennstoffabbrand
bestrahlt, wobei sieh die nicht umhüllten Proben im Reaktor mit dem Wasser in Berührung
befanden. Die bei den verschiedenen Proben bei yer-
:. schieden kombinierten Walz- und Wärmebehandlungen
erzielten Ergebnisse sind in den weiteren Spalten angeführt..
Auswirkung der Bestrahlung auf flachgewalzte, bei 665 O> isothermisch | Probe | Endwalz | Wärmebehandlung | Abbrand, | Längen | Wachs | Breiten | umgewandelte Proben | Gewichts- | Bemerkungen |
BH-7-4 | tempe ratur 0C |
2 Stunden bei | Atom prozent |
verän derung |
tumsrate | verän derung |
Dicken | verän derung mg |
leicht auf | |
25C> | 6650QLKW | 0,102 | 41,7 | 340 | 29,3 | verän derung |
-0,9 | gerauht | ||
BH-8-4 | 24 Stunden bei | -36,8 | ||||||||
25 | 665°C, LK | 0,097 | 29,5 | 270 | 16,2 | 0,0 | ||||
BH-9-4 | 168 Stunden bei | -25,2 | ||||||||
25 | 665 0C, LK | 0,068 | 11,3 | 160 | 9,4 | 0,8 | ||||
BH-7-1 | 15 Minuten bei | -13,5 | ||||||||
25 | 8000C, | 0,102 | 3,7 | 36 | 2,3 | -1,2 | ||||
2 Stunden bei | -4,2 | |||||||||
6650C, LK | ||||||||||
BH-8-1 | 15 Minuten bei | |||||||||
25 | 8000C | 0,097 | 2,0 | 20 | 2,2 | 0,3 | ||||
24 Stunden bei | -2,6 | |||||||||
665°C,LK | ||||||||||
BH-9-1 | 15 Minuten bei | |||||||||
25 | 800° C, | 0,068 | 1,7 | 25 | 2,8 | -0,3 | ||||
168 Stunden bei | -1,7 | |||||||||
6650C, LK | ||||||||||
BH-10-4 | 2 Stunden bei | |||||||||
850 | 665°C, LK | 0,087 | 11,3 | 120 | 3,2 | -0,6 | ||||
BH-11-4 | 24 Stunden bei | -10,4 | ||||||||
850 | 6650C, LK | 0,069 | 7,4 | 100 | 4,2 | 0,2 | ||||
BH-12-4 | 168 Stunden bei | -9,1 | ||||||||
850 | 665°C,LK | 0,051 | 3,9 | 75 | 2,7 | -0,3 | ||||
BH-10-1 | 15 Minuten bei | -7,8 | ||||||||
850 | 8000C, | 0,087 | 5,3 | 59 | 1,4 | -0,3 | ||||
2 Stunden bei | 2,3 | |||||||||
665° C, LK | ||||||||||
BH-U-I | 15 Minuten bei | |||||||||
850 | 800° C, | 0,069 | 3,2 | 46 | 1,7 | 1,1 | ||||
24 Stunden bei | -1,1 | |||||||||
665°C, LK | ||||||||||
BH-12-1 | 15 Minuten bei | |||||||||
850 | 8000C | 0,051 | 1,8 | 35 | 1,1 | 0,3 | ||||
168 Stunden bei | -1,7 | |||||||||
6650C5LK | ||||||||||
Endwalz- | Wärmebehandlung | Abbrand, | Längen | Wachs?· | Breiten | Dicken | Gewichts- | Bemerkungen | |
Probe | tempe- ratur |
Atom prozent |
verän derung |
tumsrate | verän derung |
verän derung |
verän derung |
||
0C | 2 Stunden bei | % | G1 (b) | % | °/o | mg | geworfen | ||
BH-7-5 | 25 | 6650C, LK, | 0,102 | 8 | 76 | ω | -0,1 | (f) | |
15 Minuten bei | |||||||||
8000C, WQ<e> | Ψ | ||||||||
2 Stunden bei | geworfen' | ||||||||
BH-8-5 | 25 | 6650C, LK, | 0,097 | 11 | 110 | m | - (f) | 0,3 | |
15 Minuten bei . | |||||||||
800° C, WA | |||||||||
·- | 168 Stimden'bei | ||||||||
BH-9-5 | 25 | 665° C, LK, | ' 0,068 | 5,6 | 80 | 18 ; | -6,9 | -29,7 | |
15 Minuten bei | |||||||||
80O0C, WA | |||||||||
■ 15 Minuten bei | geworfen | ||||||||
BH-7-2. | 25 | 8000C, | 0,102 | 5 | 48 | (f) | ■ (f) . | -0,7 | |
2 Stunden bei | |||||||||
.6650C, LK, | |||||||||
15 Minuten bei | |||||||||
'8000C5WA | |||||||||
15 Minuten bei | leiclit ge | ||||||||
■BH-8-2 | 25 . | 665° C, LK, | 0,097 | 1,1. | .10 | 13 . | -P.3 | -0,3 | worfen |
15 Minuten bei | |||||||||
8000C, WA | |||||||||
15 Minuten bei | geworfen | ||||||||
BH-9-2 | 25 | SOO0C, | 0,068 | 1 | 15 | (f) | (f) | 0,2 | |
24 Stunden bei | |||||||||
6650C5LK, | |||||||||
15 Minuten bei | |||||||||
8000C, WA | |||||||||
2 Stunden bei | geworfen | ||||||||
BH-10-5 | 850 | 6650C5 LK5 | 0,087 | 8 | 89 | (f) | (f) | 0,6 | |
15 Minuten bei | |||||||||
800° C, WA | |||||||||
24 Stunden bei | geworfen | ||||||||
BH-11-5 | 850 | 665 0C5 LK5 | 0,069 | 10 | 140 | (f) | (D | -1,3 | |
15 Minuten bei | |||||||||
800° C, WA | |||||||||
168 Stunden bei | geworfen | ||||||||
BH-12-5 | 850 | 6650C5 LK, | 0,051 | 6 | 110 | (f) | (f) | -0,6 | |
15 Minuten bei | |||||||||
800° C, WA | |||||||||
15 Minuten bei | geworfen | ||||||||
BH-10-2 | 850 | 800° C, | 0,087 | 9,5 | 100 | (f) | (f) | 1,0 | |
2 Stunden bei | |||||||||
665° C, LK, | |||||||||
15 Minuten bei | |||||||||
800° C, WA | |||||||||
15 Minuten bei | geworfen | ||||||||
BH-11-2 | 850 | 800° C, | 0,069 | 2 | 29 | (f) | (f) | -0,1 | |
24 Stunden bei | |||||||||
6650C, LK, | |||||||||
15 Minuten bei | |||||||||
8000C5 WA | |||||||||
15 Minuten bei | geworfen | ||||||||
BH-12-2 | 850 | 8000C5 | 0,051 | 2 | 39 | (f) | (f) | -U | |
168 Stunden bei | |||||||||
665° C, LK, | |||||||||
15 Minuten bei | |||||||||
800° C, WA | |||||||||
(a)" Alle Proben wurden aus einem Rohblock, L-215, gewalzt.
(b) Gi = MikrozoU je Zoll pro Spaltung je 10" Gesamtatome.
(c) Alle bei 25° C gewalzten Proben wurden bei dieser Temperatur in der Dicke um 12°/0 reduziert.
(d) LK = Luftabkühlung.
(e) WA = Abschreckung in Wasser von Raumtemperatur.
(T) Die Probe ist zu verzogen, um sich messen zu lassen. ■
7 8
Ein Vergleich der Werte der Tabelle mit dem Phasen- retische Erläuterung beschränkt, sondern beruht auf
diagramm der Zeichnung zeigt deutlich die über- den im Versuch erhaltenen empirischen Erkenntnissen,
raschenden Ergebnisse. Die ersten zwölf in der Tabelle Im Hinblick auf die Überlegenheit über die warmangeführten
Proben werden nicht durch Endwärme- gewalzte Probe BH-11-2 wird angenommen, daß die
behandlung auf 800° C in die y-Phase übergeführt und 5 Kaltwalzung zu einer geringeren Korngröße führt, die
keiner Abschreckung unterworfen und haben dement- durch die anderen Behandlungsstufen hindurch mitsprechend,
wie oben erläutert, eine unterlegene Korro- genommen wird und das Endresultat beeinflußt. Dies
sionsbeständigkeit. Alle restlichen zwölf Proben ist wiederum eine theoretische Erklärung, ohne daß
wurden ei3©r 15minutigen Endwärmebehandlung auf die Erfindung auf diese beschränkt ist.
8000C und darauf einer Wasserabschreckung unter- io Noch überraschender als die oben erläuterten worfen, wodurch sie die obenerwähnte überlegene Erscheinungen erweist sich ein Vergleich der bei den Korrosionsbeständigkeit erhielten. Proben BH-8-2 und BH-8-5 erhaltenen Ergebnisse.
8000C und darauf einer Wasserabschreckung unter- io Noch überraschender als die oben erläuterten worfen, wodurch sie die obenerwähnte überlegene Erscheinungen erweist sich ein Vergleich der bei den Korrosionsbeständigkeit erhielten. Proben BH-8-2 und BH-8-5 erhaltenen Ergebnisse.
Die Auswirkungen auf die Wachstumrate und die Diese beiden Proben wurden mit der Abänderung in
anderen mit der Maßbeständigkeit zusammenhängen- identischer Weise behandelt, daß die zweitgenannte
den Faktoren sind jedoch bei den letztgenannten 15 Probe der Vorbehandlung bei 8000C von 15 Minuten
Proben sehr unterschiedlich. Die Probe BH-8-2 ist Dauer nicht unterworfen wurde, wodurch ihre Wachseine
der beiden einzigen Proben aus der letztgenannten tumsrate das Elffache beträgt. Es erscheint überGruppe,
die nicht für die Dickenbestimmung zu ver- raschend, daß diese vergleichsweise kurze Erhitzung
zogen sind, und erweist sich als nicht geworfen. Gleich- einen Effekt ergeben soll, der sich über die 24stündige
zeitig hat diese Probe mit einem Wert von 10 auch die ao Erhitzung auf 6650C, in der die Probe unzweifelhaft
niedrigste Wachstumsrate der vorliegenden Klasse vollständig in die «+/S-l-y-Phase übergeführt wird,
wie auch der gesamten Proben nach der Tabelle. hinaus erstrecken kann. Die ermittelte Tatsache ist
Die Probe BH-8-1 wurde der gleichen Walz- und jedoch nicht zu bestreiten und wird durch einen VerWärmebehandlung
wie die Probe BH-8-2 unterworfen, gleich der weitaus geringeren Wachstumsraten der
jedoch mit der Abänderung, daß die ISminutige End- 25 Proben BH-7-1, BH-8-1 und BH-9-1 mit denjenigen
wärmebehandlung auf 8000C und darauffolgende der Proben BH-7-4, BH-8-4 und BH-9-4 weiter bestä-Wasserabschreckung
weggelassen wurde. Diese Probe tigt. Dieser Weiterwirkeffekt stellt eine Wirkung dar,
hat die geringste Wachstumsrate von allen nicht ab- die sich auf Grundlage allein des Phasendiagramms
geschreckten ersten zwölf Proben der Tabelle, aber nicht voraussagen läßt, und kann möglicherweise
der bei ihr erhaltene Wert von 20 beträgt das Doppelte 30 dadurch erklärt werden, daß die Vorbehandlung bei
desjenigen bei der Probe BH-8-2 erhaltenen, was 8000C zur Bildung einer größeren Zahl von Kristalldarauf
hindeutet, daß die Abschreckung von einer kernen führt, so daß sich die danach durch die 24stün-Temperatur
von 8000C in dieser Beziehung wie auch dige Erhitzung erzeugte a+ß+y-Phase in einem
in bezug auf die Korrosionsbeständigkeit kritisch ist. stärkeren Unterteilungszustand als bei * Weglassung
Die Probe BH-11-2 wurde der genau gleichen 35 dieser Vorbehandlung befindet. Die Erfindung ist
Behandlung wie die Probe BH-8-2 unterworfen, jedoch nicht auf diese theoretische Erklärung be-
jedoch.mit der Abänderung, daß die Vorwalzbehand- schränkt und beruht, wie erwähnt, auf im Versuch
lung bei 850 anstatt bei 25 0C durchgeführt wurde. erhaltenen empirischen Erkenntnissen.
Ihre Wachstumsrate von 29 ist zwar vergleichsweise Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Behandlung
niedrig, beträgt aber wiederum fast das Dreifache 4° einer Uran-Zirkonium-Niob-Legierung läßt sich somit
derjenigen der Probe BH-8-2. Dies deutet darauf hin, durchführen, indem man anfänglich in der Art der
daß die Kaltwalzung den entscheidenden Faktor dar- Behandlung der Probe BH-8-2 eine Dickenabnahme
stellen könnte. durch Kaltwalzen durchführt.
Zusammengenommen könnte man die bei den " Die Dickenabnahme um 12% ist nicht kritisch,
Proben BH-8-1 und BH-11-2 erhaltenen Ergebnisse 45 reicht aber aus, um die für notwendig gehaltene
sogar als nicht übereinstimmend oder zumindest als feinere Korngröße zu erzeugen, und eine weitere
sich in verschiedener Richtung erstreckende Hinweise Verminderung der Dicke bietet keinen Vorteil. Hiergebend
auffassen, wobei die mit Probe BH-8-2 erhal- auf wird die Legierung kurzzeitig, wie 15 Minuten,
tenen Ergebnisse nur um so überraschender sind, da auf 8000C erhitzt und dann längere Zeit, wie 24 Stunsie
nicht in der Mitte zwischen den Resultaten liegen, 5° den, bei einer Temperatur wärmebehandelt, bei der
die man bei Vereinigung der Behandlung der anderen sie in die in der Zeichnung gezeigte »linsenförmige«
beiden Proben erhält, sondern beiden etwas überlegen «+/S+y-Phase gelangt. Bei der Probe BH-8-2, die
sind. 6^Gewichtsprozent Zr + Nb enthält, liegt die an-
Eine theoretische Erklärung für die Überlegenheit gewandte Temperatur von 665° C etwa in der Mitte
der Probe BH-8-2 über die Probe BH-8-1 in bezug auf 55 zwischen der unteren Grenze dieser Phase von etwa
die verbesserte Maßbeständigkeit könnte darin be- 6630C und der oberen Grenze von etwa 6680C. Da
stehen,, daß die erstgenannte nach der schließlich Phasenumwandlungen am zufriedenstellendsten in der
erfolgten Umwandlung und Abschreckung in der Mitte eines Phasenbereiches anstatt an dessen Rand-
y-Phase einen höheren Grad statistischer Unordnung bereichen ablaufen, wird für eine Uranlegierung, die
als die letztgenannte aufweist, die in der κ -(- β+y-Phase 60 6V2 Gewichtsprozent Zr -{- Nb enthält, wie die Probe
belassen wird, und zwar auf Grund der Plötzlichkeit BH-8-2, eine Temperatur von 665 bis 666° C bevorzugt,
der Umwandlung bei 8000C, die weit über der Um- Bei Legierungen, die geringere Mengen an Zirkonium
Wandlungsmindesttemperatur von 68O0C gemäß dem und Niob enthalten, liegt der Temperaturbereich für
Phasendiagramm liegt. Es besteht jedoch kein Zweifel, die Umwandlung in die a+/?4-y-Phase etwas nieddaß
unabhängig davon, welche theoretische Erklärung 65 riger, da der linsenförmige Phasenbereich nach der
richtig ist, die Umwandlung in die a+/5+y-Phase Zeichnung nicht horizontal verläuft, sondern nach
eine notwendige Bedingung vor der Endumwandlung links zu nach unten geneigt ist. Bei Legierungen, die
in die y-Phase war. Die Erfindung ist nicht auf theo- eine größere Menge von Zirkonium und Niob als die
Probe BH-8-2 enthalten, liegt der Uniwandlungstemperaturbereich aus dem gleichen Grunde etwas
höher.
Nach der Umwandlung der Probe von 24 Stunden oder etwa solcher Dauer in die <x+ß+y-Phase wird
die Probe in der Art der Behandlung der Probe BH-8-2 luftgekühlt und dann ausreichend lange auf eine
genügend hohe Temperatur erhitzt, um die Legierung rasch in die y-Phase zu überführen, und hierauf mit
Wasser von Raumtemperatur abgeschreckt. Die Zeichnung zeigt, daß eine Probe, wie BH-8-2, die 6V2 Gewichtsprozent
Zr + Nb enthält, sich bereits bei einer derart niedrigen Temperatur wie etwa 680° C in diese
Phase umwandeln läßt, wenngleich auch bei geringeren Prozentsätzen von Zirkonium und Niob die Umwandlungsmindesttemperatur
auf Grund der starken Neigung der unteren Grenze der y-Phase, in der Zeichnung als Linie BL dargestellt, viel höher ist.
Die 15minutige Wärmebehandlung bei 800°C, der die Probe BH-8-2 unterworfen wurde, ist somit zwar
nicht völlig kritisch, aber es ist wichtig, daß die Umwandlung in die y-Phase durch Erhitzen auf eine
Temperatur, die wesentlich über der Umwandlungsmindesttemperatur liegt, bei begrenzter Erhitzungsdauer erfolgt. Das gleiche gilt für die 15 Minuten
dauernde Vorbehandlung.
Bei Proben, die geringere Mengen an Zirkonium und Niob als die Probe BH-8-2 enthalten, liegt die
bevorzugte Umwandlungstemperatur für die Umwandlung in die y-Phase durch den steilen Abfall der
den y-Phasenbereich begrenzenden Umwandlungsmindesttemperaturlinie BL oberhalb 800° C. Zum Beispiel
beträgt bei 2 Gewichtsprozent Zr + Nb die Umwandlungsmindesttemperatur etwa 720° C, die
somit um 40° C über der Umwandlungsmindesttemperatur der Probe BH-8-2 liegt. Die bevorzugte
Behandlung zur Umwandlung einer Probe aus dieser Legierung würde somit eine 15minutige Erhitzung auf
etwa 840° C sein.
Claims (4)
1. Verfahren zur gleichzeitigen Verbesserung der Maßbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit
von Uran-Zirkonium-Niob-Legierungen bei Kernreaktor-Bedingungen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Legierung kalt verformt, durch kurzzeitiges Erwärmen in die y-Phase umgewandelt,
durch längeres Erwärmen auf eine niedrigere Temperatur in die <x+β+y-Phase übergeführt,
an der Luft abgekühlt, auf dem gleichen Wege wie bei der ersten Umwandlung wieder in
die y-Phase umgewandelt und in Wasser abgeschreckt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlung eine Uranlegierung
unterworfen wird, die Zirkonium und Niob im Gewichtsverhältnis von 5 :1V2 enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlung eine Uranlegierung
mit einem Gehalt an Zirkonium und Niob von 6 V2 Gewichtsprozent unterworfen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung bei 250C unter einer
Dickenverminderung von 12% kaltgewalzt, anschließend 15 Minuten auf 800°C erhitzt, dann
24 Stunden auf 650° C erhitzt, an der Luft auf 25°C abgekühlt, erneut 15 Minuten auf 800°C
erhitzt und abschließend in Wasser abgeschreckt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
»Nuclear Science Abstracts«, Vol. 13 (1959), Referate Nr. 1101 und 2704;
»Nuclear Science Abstracts«, Vol. 13 (1959), Referate Nr. 1101 und 2704;
»Nuclear Engineering«, September 1957, S. 362.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 570/452 5.66 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US92721A US3089768A (en) | 1961-03-01 | 1961-03-01 | Dimensionally stable, corrosion resistant nuclear fuel |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (4)
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