Obróbka powierzchniowa stopu cyrkonu Zircaloy 4 jako materiału na osłonki paliwa w elektrowniach jądrowych

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych, składu fazowego i morfologii stopu Zircaloy 4 poddanego powierzchniowej modyfikacji składu chemicznego przez wygrzewanie w atmosferze czystego tlenu pod obniżonym ciśnieniem, w celu ograniczenia wpływu wodoru obecnego w powietrzu. Przedstawiono parametry procesów utleniania oraz zbadano właściwości mechaniczne stopu, takie jak profil mikrotwardości, morfologię warstwy wierzchniej na mikroskopie świetlnym oraz elektronowym skanningowym. Wykonano również badania składu fazowego metodą rentgenowską. Przeprowadzone procesy spowodowały powstanie na powierzchni materiału warstewki tlenków cyrkonu o wysokiej twardości i potencjalnie wysokiej odporności korozyjnej. Jednocześnie przez dyfuzję atomów tlenu do podłoża wytworzona została strefa umocniona międzywęzłowymi atomami tlenu, w stosunku do rdzenia, zwiększająca odporność stopu na zużycie o charakterze ściernym.

---

The results of mechanical properties of Zircaloy 4 alloy after surface modification process by heating in pure oxygen atmosphere, to avoid hydrogen penetration into the alloy structure are presented in this paper. The process is explained and the mechanical properties like hardness distribution, surface layer morphology and scanning electron microscopy together with EDS analysis are presented. X-ray diffraction of created layers was also investigated. The thin surface layers of dense oxides was created as a result of carried out processes of high hardness and potentially elevated corrosion resistance. Simultaneously, the hardened underlayer was created by oxygen atoms diffusion which together with hard surface oxides increases the wear resistance of the alloy.