Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов
Проведена компьютерная обработка снимков микроструктуры труб из циркониевых сплавов (Zr+1%Nb, Zirlo), приготовленных на основе циркония, полученного разными метода на разных предприятиях. Результаты проведенной оценки представлены в данной работе....
Gespeichert in:
| Datum: | 2003 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Schriftenreihe: | Вопросы атомной науки и техники |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111371 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов / А.П. Гордая // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 179-181. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111371 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1113712025-02-09T17:51:47Z Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов Визначення концентрації і розміру часток другої фази в трубах з цирконієвих сплавів Determination of concentration and particles size of second phase in pipes from zirconia alloys Гордая, А.П. Работы молодых ученых института физики твердого тела, материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ Проведена компьютерная обработка снимков микроструктуры труб из циркониевых сплавов (Zr+1%Nb, Zirlo), приготовленных на основе циркония, полученного разными метода на разных предприятиях. Результаты проведенной оценки представлены в данной работе. Проведена комп'ютерна обробка знімків мікроструктури труб з цирконієвих сплавів (Zr+1%Nb, Zirlo), приготованих на основі цирконія, отриманих різними методами на різних підприємствах. Результати проведеної оцінки представлені в даній роботі. Computer photos processing microstructure of pipes from zirconium alloys (Zr+1%Nb, Zirlo), obtaining from different method zirconium on different enterprises are given. The results of estimation represented in given work. 2003 Article Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов / А.П. Гордая // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 179-181. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111371 620.193:669.018.8 ru Вопросы атомной науки и техники application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Работы молодых ученых института физики твердого тела, материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ Работы молодых ученых института физики твердого тела, материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ |
| spellingShingle |
Работы молодых ученых института физики твердого тела, материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ Работы молодых ученых института физики твердого тела, материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ Гордая, А.П. Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов Вопросы атомной науки и техники |
| description |
Проведена компьютерная обработка снимков микроструктуры труб из циркониевых сплавов (Zr+1%Nb, Zirlo), приготовленных на основе циркония, полученного разными метода на разных предприятиях. Результаты проведенной оценки представлены в данной работе. |
| format |
Article |
| author |
Гордая, А.П. |
| author_facet |
Гордая, А.П. |
| author_sort |
Гордая, А.П. |
| title |
Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов |
| title_short |
Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов |
| title_full |
Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов |
| title_fullStr |
Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов |
| title_full_unstemmed |
Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов |
| title_sort |
определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2003 |
| topic_facet |
Работы молодых ученых института физики твердого тела, материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111371 |
| citation_txt |
Определение концентрации и размера частиц второй фазы в трубах из циркониевых сплавов / А.П. Гордая // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 179-181. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Вопросы атомной науки и техники |
| work_keys_str_mv |
AT gordaâap opredeleniekoncentraciiirazmeračasticvtorojfazyvtrubahizcirkonievyhsplavov AT gordaâap viznačennâkoncentracííírozmíručastokdrugoífazivtrubahzcirkoníêvihsplavív AT gordaâap determinationofconcentrationandparticlessizeofsecondphaseinpipesfromzirconiaalloys |
| first_indexed |
2025-11-29T01:25:24Z |
| last_indexed |
2025-11-29T01:25:24Z |
| _version_ |
1850086039741267968 |
| fulltext |
УДК 620.193:669.018.8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ И РАЗМЕРА ЧАСТИЦ ВТОРОЙ
ФАЗЫ В ТРУБАХ ИЗ ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ
А.П. Гордая
Окончила Национальный технический университет
«Харьковский политехнический институт» в 2003 году
НТК ЯТЦ ННЦ ХФТИ,
Украина, г. Харьков, ул. Академическая, 1
Проведена компьютерная обработка снимков микроструктуры труб из циркониевых сплавов (Zr+1%Nb,
Zirlo), приготовленных на основе циркония, полученного разными метода на разных предприятиях. Ре-
зультаты проведенной оценки представлены в данной работе.
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что практичным и надежным сплавом
в производстве оболочек твэлов, являются циркони-
евые сплавы. Их изучению и освоению уделялось и
уделяется много внимания. Украина имеет значи-
тельные запасы циркониевого песка и поставляет
тетрафторид циркония для производства цирконие-
вых комплектующих для ядерного топлива реактора
ВВЭР. Значительным шагом к большей самостоя-
тельности производства электроэнергии является со-
здание собственного ядерно-топливного цикла. Пер-
вым этапом этой работы является производство цир-
кониевых комплектующих для тепловыделяющих
сборок. Именно сейчас в Украине идет освоение
производства циркониевых труб, что требует разра-
ботки методов контроля и исследования цирконие-
вых труб на всех этапах их изготовления. В группу
этих методов входит металлография. На определе-
ние места металлографии, отработку методик подго-
товки образцов к металлографическим исследовани-
ям и разработку и освоение методов параметризации
снимков микроструктуры (оценку объемной доли
рассматриваемой фазы по плоскому изображению)
направлена данная работа.
МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проведены на отрезках труб, ис-
пользуемых в качестве оболочек твэлов для реакто-
ров ВВЭР: Украина (сплав Zr+ 1 мас.% Nb, приго-
товленный на основе кальциетермического цирко-
ния, принятое обозначение Zr1Nb, в состоянии по-
ставки, финишный отжиг при температуре 580°С в
течение 3 ч) и Россия (сплав Zr+ 1 мас.% Nb, серий-
ные оболочечные трубы, на основе смеси электроли-
ческого и йодидного циркония, штатная обработка -
при температуре 580°С в течение 3 ч, принятое
обозначение Э110) и сплав американского произ-
водства Zirlo. [4-6] Металлографические исследова-
ния проведены на оптическом микроскопе МИМ-8.
Съемка сделана при увеличении 200. Химический
состав исследуемых материалов приведен в табл.1.
МЕТОДИКА ОБСЧЕТА
Для проведения параметризации снимков
микроструктуры их вначале сканировали с ис-
пользованием программы Microsoft Photo Editor,
расширение bmp.
Разработанный в ННЦ ХФТИ комплекс
компьютерных программ, первая из которых
(Digit_2Zr) за короткий период времени позволя-
ет произвести оцифровку снимков структуры
(при этом получаем файл оцифровки) и обрабо-
тав ее в программе (Precipi2), получить прото-
кольный файл, содержащий сведения о концен-
трации, размере и объемной доли искомой фазы.
Далее использование программы Origin 5.0 поз-
воляет построить гистограмму распределения ча-
стиц второй фазы по размерам [1-3].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Общий объем проведенной работы включает об-
работку 55 снимков микроструктуры. Для иллю-
страции приведем один из примеров обработки. На
рис.1,а приведено изображение структуры сплава
украинского производства Zr1Nb (поперечное сече-
ние образца, светлопольное изображение). На об-
щем светлом поле видны многочисленные черные
пикселы (частицы второй фазы, имеющей иную тра-
вимость). Согласно проведенной обработке средний
размер частиц второй фазы равен 1.41 мкм, их кон-
центрация 4,762·106 1/см2, объемная доля 5.756%.
Гистограмма распределения частиц второй фазы по
размерам приведена на рис. 1,б.
Результаты аналогичной обработки всех осталь-
ных случаев приведены в табл.2-4. Согласно полу-
ченным результатам в зависимости от сплава, мето-
да производства циркония и завода изготовителя
концентрация и объемная доля частиц второй фазы
изменяются в широких пределах. Их характерный
размер 0,5…4 мкм.
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. №
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.179-181.
179
Таблица 1
Химический состав сплавов
Сплав,
производитель
Содержание примеси, мас.%
Sn Fe Cr Ni Nb О N Н С
Э-110,
Россия – 0.02 0.02 0.02 0.9…1.1 0.06…0.1 0.06 0.015 0.02
Zr1Nb,
Украина – 0.026 0.03 0.006 0.97 0.14 0.035 0.015 0.002
Zirlo,
США 1.0 0.15 0.1 – 1.0 0.11…0.13 0.025 0.001 0.088
а
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
P
re
ci
pi
ta
te
p
ar
t,
1/
m
km
Precipitate diameter, mkm
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
б
Рис. 1. Частицы второй фазы в сплаве Zr1Nb. а - светлопольное изображение структуры (200×); б – ги-
стограмма истинных размеров микроструктуры
Таблица 2
Показатели полей обмера
Название
сплава
Размеры обмерянной части
снимка, см
Поле обмера,
мкм
Площадь,
мкм2
Э-110 2.9605858х4.413816 113.70753х163.2572 25730,594
Zr1Nb 3.77454х4.312363 106.60883х139.7457 19958,434
Zirlo 4.21265575х6.974986 210.736875х348.749275 73493,86
Таблица 3
Истинные параметры частиц второй фазы
Название
сплава
Концентрация,
1/см3 Объемная доля Dср,
мкм
Э-110 3.2742·109 4.6982·10-2 4.23
Zr1Nb 2.3734·109 4.5738·10-2 3.923
Zirlo 2.701·108 6.8185·10-2 6.641
Таблица 4
Параметры видимой микроструктуры
Название
сплава Номер вкл Плотность,
1/см2
Dср,
мкм
Dсркв,
мкм
Dср,
мкм
Э-110 65 3.6304·105 4.1058 4.6898 2.693
Zr1Nb 27 4.586·104 3.4233 3.8798 2.497
Zirlo 127 1.731·105 6.81075 8.20856 4.228
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. №
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.179-181.
180
Наиболее высокую долю частиц второй фазы
имеют трубы из сплава Zr1Nb украинского произ-
водства. Есть основания считать, что частицы вто-
рой фазы, имеющие иную травимость и проявляе-
мые на светлопольных изображениях в виде черных.
пикселов, в основной своей массе представляет со-
бой фрагменты α-составляющей повышенной трави-
мости (вторую α-фазу).
ВЫВОДЫ
С использованием комплекса компьютерных
программ [1-3], разработанных в ННЦ ХФТИ, про-
ведена обработка 55 снимков микроструктуры.
Определены концентрация, размер и объемная доля
частиц второй фазы, проявляемой на уровне метал-
лографических исследований в сплавах украинского
производства Zr1Nb , российского Э110 и амери-
канского Zirlo. Установлено, что в материал труб
имеются многочисленные частицы второй фазы,
имеющие повышенную травимость. Их характерный
размер 0,5…4 мкм. Трубы из сплава Zr1Nb имеют
объемную долю частиц второй фазы на уровне тако-
вой для сплава типа Э110.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.В.Ганн, Т.П.Черняева, А.И.Стукалов и др.
Компьютерная программа обработки снимков
микроструктуры материалов, предлагаемая для
использования при оценке качества изделий по
количеству второй фазы // ВАНТ. Труды конфе-
ренции по проблеме циркония и гафния в атом-
ной энергетике. Алушта. 14-19 июня 1999. Харь-
ков, 1999, с.100.
2. Д.В.Козицкий, В.У.Новиков, В.С.Иванова.
Компьютерная методика мультифракционного
анализа структуры материалов // Заводская лабо-
ратория. Диагностика материалов. 1998, т.64,
№11, с.33-36.
3. Р.М.Кадушников, И.Г.Каменин, В.М.Алиевский и
др. Метод топологической реконструкции и ко-
личественной оценки размеров зерен. // Исследо-
вание структуры и свойств // Заводская лабора-
тория. Диагностика материалов. 1997, т.63, №4,
с.30-34.
4. B. Cox, Y.-M. Wong. A hydrogen uptake micro-
mechanism for Zr alloys // J. Nucl. Mater. 1999,
v.270, №1-2, p.134-146.
5. P.V.Shebaldov, М.М.Peregud, A.V.Nikulina .et al.
E110 alloy cladding tube properties and their interre-
lation with alloy structure-phase condition and im-
purity content // Zirconium in the Nuclear Industry:
Twelfth International Symposium, ASTM STP 1354,
G.P. Sabol and G.D. Moan, Eds. West Conshhocken
Pa: ASTM, 2000. P.545-559.
6. А.И.Стукалов. Особенности радиацион-ного
упрочнения и ползучести СВЧ-термообработан-
ных сплавов Zr-Nb // ВАНТ. Серия: ФРП и РМ.
1999, вып.2(77), с.33-41.
ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ І РОЗМІРУ ЧАСТОК ДРУГОЇ ФАЗИ
В ТРУБАХ З ЦИРКОНІЄВИХ СПЛАВІВ
Г.П. Горда
НТК ЯПЦ ННЦ ХФТІ, Україна, м. Харків, вул. Академічна, 1
Проведена комп'ютерна обробка знімків мікроструктури труб з цирконієвих сплавів (Zr+1%Nb, Zirlo),
приготованих на основі цирконія, отриманих різними методами на різних підприємствах. Результати
проведеної оцінки представлені в даній роботі.
DETERMINATION OF CONCENTRATION AND PARTICLES SIZE OF
SECOND PHASE IN PIPES FROM ZIRCONIA ALLOYS
Gordaya A.P.
STC NFC NSC KIPT, Ukraine, Kharkov, Academicheskaya st, 1
Computer photos processing microstructure of pipes from zirconium alloys (Zr+1%Nb, Zirlo), obtaining from
different method zirconium on different enterprises are given. The results of estimation represented in given work.
УДК 620.193:669.018.8
Сплав,
Э-110,
Zr1Nb,
Zirlo,
НТК ЯПЦ ННЦ ХФТІ, Україна, м. Харків, вул. Академічна, 1
STC NFC NSC KIPT, Ukraine, Kharkov, Academicheskaya st, 1
|