DE2005696B2

DE2005696B2 - Verwendung einer eisenlegierung fuer die herstellung von huelsen fuer schnellneutronenreaktoren

Info

Publication number: DE2005696B2
Application number: DE19702005696
Authority: DE
Inventors: Louis Cointe Leroy Vincent Liege Meulemans Marcel Brüssel Carteels Florent Aaigem Habraken, (Belgien)
Original assignee: Centre Nationale de Recherches Me tallurgiques, Association sans but Lucra tif, Brüssel, Centre dEtude de lEner gie Nucleaire, Mol, (Belgien)
Priority date: 1969-02-14
Filing date: 1970-02-07
Publication date: 1972-01-20
Also published as: DE2005696A1; NL7001816A; JPS4811449B1; LU58006A1; FR2037088A1; GB1253006A; NL163568B; NL163568C; SE348501B; BE745720A; US3719475A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Eisenlegierung für die Herstellung von Hüllen für Sehne! Ineutronenreaktoren.

Nach der schweizerischen Patentschrift 220 545 ist »ine Eisenlegierung mit 5° ₀ bis 40° ₀ Chrom und mit lii^ /ti 3° „ Titan für die Herstellung von Gegenständen bekannt, die eine konstante und stabile Permeabilität imfweisen sollen. Einer derartigen Legierung können *L..ii noch wenigstens eines der Elemente Aluminium, Silizium. Mangan. Molybdän. Wolfram, insgesamt bis zu 8" „ und daneben bis zu 3°'„ Vanadium hinzulegen sein. Zur Erzeugung eines Spannungszustandes wird diese Legierung zum Beispiel mit einer Walzendlcmpcriitur von 900 C warmgewalzt. Hierbei oder mich beim Kaltwalzen kann ein Verformungsgrad von 5 bis W_n bestehen, wobei gleichfalls Zwischenf:lühungcn bei Temperaturen von 700 bis 1200 C erolgen. Das Ziel is; dabei eine Legierung mit hohem »pc/itisehcm elektrischem Widerstand und dadurch bedingten niedrigen Wirbelstromverlusten, die sich hierdurch zum Gebrauch bei hochfrequenten Wechselströmen besonders suit eignet.

In auf die Anwendung bei thermonuklearen Re-Aktorcn begrenztem Ausmaß haben bereits bestimmte, tiichtrostcnde. austcnitische Stühle als Werkstoffe für die Herstellung von Schutzhüllen der nuklearen Trcib-HnITc Verwendung gefunden. Von diesen Stählen ist heK.'.iint. daß sie infolge ihres Kristallisationssvtems. Uii B heißt infolge ihres kubisch-fläthcnzentricrtcn Citlers. erhöhte Festigkcitscigenschaftcn besitzen. Jctioch weisen diese atistcnitisclicn Stühle eine gewisse fcprödbnichcnipfindlichkcit auf. so daß man sie einer liest ruh lung durch einen Ncutronenliuß erhöhter leichte, wie er bei Schnellneutroncnrcaktorcn im Gcgensatz zu thermonuklearen Reaktoren vorliegt, nicht aussetzen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff für die Herstellung von Schutzhüllen nuklearer Treibstoffe in Schnellneulronenreakloren in Vorschlag zu bringen, bei dem die erwähnte Sprödbruchempfindrichkeit in einem weitreichenden Maße ausgeschaltet ist. Zu diesem Zweck wird etfindungsgemäß eine Eisenlegierung, bestehend aus

13 bis 25"Z_n Chrom,
2 bis 7ⁿ/₀Titan,
nicht mehr als

0,OuS⁰Z₀ Kohlenstoff,

sowie wahlweise einzeln oder zu mehreren
0 bis S⁰Z₀ Aluminium,
2 bis 7 ⁰Z₀ Vanadium,
2 bis 7⁰Z₀ Silizium,
0 bis 3 ⁰Z₀ Molybdän,

ίο 0 bis 0,5 ⁰Z₀ je Element einer oder mehrerer der

seltenen Erden,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, für die Herstellung von Hüllen für Schnellneutronenreaktoren verwendet.

Bei einer derartigen Legierung tragen die chemische Zusammensetzung, das kubisch-tlächenzentrierte Gitter und die hervorragenden Festigkeitseiger.schaften bei hohen Temperaturen dazu bei, daß sie sich in besonderem Maße für den eingangs genannten Verwendungszweck eignet. Infolge ihrer chemischen Zusammensetzung besteht bei derartigen Legierungen ein geringer Wirkquerschnitt zur Absorption von Schnellneutronen in Verbindung mit guter Verträglichkeit mit dem im Karbidzustand vorgesehenen Treibstoff und mit der wärmeabführenden Flüssigkeit. Die Festigkeitseigenschaften bei hohen Temperaturen liegen zwischen denjenieen austenitischer und ferritischer Stähle.

Die Herstellung der Legierung kann auf herkömmliche Art in einem normalen Tiegel aus Sintermagnesit erfolgen, wobei sie möglichst unter Vakuum bzw. in einer Schutzgasatmosphäre abgekühlt wird. Eine weitergehende Verbesserung erzielt man nach dem Gießen und Abkühlen durch eine Erhitzung auf eine hinreichende, in der Regel über 1000 C liegende Temperatur, bei welcher alle eventuell vorliegenden Festausscheidungen aufgelöst werden. Im Anschluß an die Erhitzung wird bei einer der Erhitzuiigstempeiatur möglichst naheliegenden Temperatur eine Verformung durch mechanische Reduzierung im Bereich vom 20 bis 60" „ durchgeführt, die zu einer neuen Verteilung der Härteausscheidung führt.

Als Beispiel wurde eine ferritische Legierung mit der

4; Zusammensetzung Π °. „ Cr; 5ⁿ „ Ti: 2 ° _r, V: 0.2ⁿ „ Al: 0.1° „Cc: Pest Fe. hergestellt, -ergossen, abgekühlt und bei einer Temperatur von 700 C drei Tage lang gealtert. Sie ergab die folgenden Festigkeitseigenschaften, die be! einer Temperatur von 700 C und einer Zuggcsehwjndigkcit von 0,5ⁿ'_n pro Minute gemessen wurden:

Bruchlast 18.2 kg mm²

Streckgrenze 16.2 kg/mm²

Dehnung 27°;_O

Nach einer thcrinomcchanischen Behandlung mit einer ersten mechanischen Reduzierung von 40% nach Erhitzung auf HOO⁰C und dann einer /weiten Reduzierung von 30°/„ nach Erhitzung auf 90O⁰C ergab die gleiche Zusammensetzung bei 700⁰C die folgenden Eigenschaften:

Streckgrenze 11 kg/mm* Bruchlast 14 kg/mm'

Dehnung 120°/₀

Claims

Patentanspruch:

Verwendung einer Eisenlegierung, besiehend aus

13 bis 25 ⁰Z₀ Chrom,

2 bis 7% Titan,
nicht mehr als

0,005 °/₀ Kohlenstoff,
sowie wahlweise einzeln oder zu mehreren

0 bis 8⁰Z₀ Aluminium,

2 bis 7⁰Z₀ Vanadium,

2 bis 7 °/₀ Silizium,

0 bis 3⁰Z₀ Molybdän,

0 bis 0,5% je Element einer oder mehrerer der seltenen Erden,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingtc Verunreinigungen, für die Herstellung von Hüllen für Schnellneutronenreaktoren.