Высокотемпературное окисление на воздухе оболочек из циркониевых сплавов Э110 и Zr-1Nb с покрытиями

Abstract

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния защитных вакуумно-дуговых покрытий на основе соединений цирконий-хром и их нитридов на стойкость трубок из циркониевых сплавов Э110 и Zr-1Nb (кальциетермический сплав украинского производства) к окислению на воздухе при температурах 660, 770, 900, 1020, 1100 °С в течение 3600 с. Методами наноиндентирования и сканирующей электронной микроскопии исследованы изменение твёрдости, ширина оксидного слоя и глубина проникновения кислорода в сплавы со стороны покрытия и без него. Показано, что толщина оксидного слоя в циркониевых сплавах при температурах 1020 и 1100 °С со стороны покрытия не превышает 5 мкм, а с незащищённой стороны достигает величины ≥ 120 мкм с пористой и рыхлой структурой. При этом трубки с покрытиями полностью сохраняют свою форму независимо от типа сплава, из которого они изготовлены, а без покрытий деформируются с образованием сквозных трещин.

Представлено результати експериментальних досліджень впливу захисних вакуумно-дугових покриттів на основі сполук цирконій-хром і їх нітридів на стійкість трубок з цирконієвих сплавів Е110 та Zr-1Nb (ка- льцієтермічний сплав українського виробництва) до окислення в повітрі при температурах 660, 770, 900, 1020, 1100 °С протягом 3600 с. Методами наноіндентування та скануючої електронної мікроскопії досліджено зміну твердості, ширину оксидного шару і глибину проникнення кисню в сплави з боку покриття і без нього. Показано, що товщина оксидного шару в цирконієвих сплавах при температурах 1020 і 1100 °С з боку покриття не перевищує 5 мкм, а з незахищеної сторони досягає величини ≥ 120 мкм з пористою і пухкою структурою. При цьому трубки з покриттями повністю зберігають свою форму незалежно від типу сплаву, з якого вони виготовлені, а без покриттів деформуються з утворенням наскрізних тріщин.

Results of experimental study of the influence of protective vacuum-arc claddings on the base of compounds zirconium-chromium and of its nitrides on air oxidation resistance at temperatures 660, 770, 900, 1020, 1100 oC during 3600 s. of tubes produced of zirconium alloys E110 and Zr-1Nb (calcium-thermal alloy of Ukrainian production) are presented. Change of hardness, the width of oxide layer and depth of oxygen penetration into alloys from the side of coating and without coating are investigated by the methods of nanoindentation and by scanning electron microscopy. It is shown that the thickness of oxide layer in zirconium alloys at temperatures 1020 and 1100 oC from the side of the coating doesn`t exceed 5 m, and from the unprotected side reaches the value of ≥ 120 m with porous and rough structure. Tubes with coatings save their shape completely independently of the type of alloy; tubes without coatings deform with the production of through cracks.