Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье

Представлены результаты исследований влияния центробежного литья металлического урана и его сплавов с цирконием и ниобием на характер распределения легирующих элементов в отливках, структуру и состав карбидов. Предложен механизм распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Вопросы атомной науки и техники
Date:	2002
Main Authors:	Белаш, Н.Н., Татаринов, В.Р., Рагулина, Н.И., Данилова, О.В., Семенов, Н.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2002
Subjects:	Материалы реакторов на тепловых нейтронах
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80090
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье / Н.Н. Белаш, В.Р. Татаринов, Н.И. Рагулина, О.В. Данилова, Н.А. Семенов // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 88-93. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859516319625379840
author	Белаш, Н.Н. Татаринов, В.Р. Рагулина, Н.И. Данилова, О.В. Семенов, Н.А.
author_facet	Белаш, Н.Н. Татаринов, В.Р. Рагулина, Н.И. Данилова, О.В. Семенов, Н.А.
citation_txt	Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье / Н.Н. Белаш, В.Р. Татаринов, Н.И. Рагулина, О.В. Данилова, Н.А. Семенов // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 88-93. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Вопросы атомной науки и техники
description	Представлены результаты исследований влияния центробежного литья металлического урана и его сплавов с цирконием и ниобием на характер распределения легирующих элементов в отливках, структуру и состав карбидов. Предложен механизм распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье. Подані результати досліджень впливу центробіжного лиття металевого урану та його сплавів з цирконієм та ніобієм на характер розподілу легуючих елементів у відливках, структуру та склад карбідів. Запропоновано механізм розподілу вуглецю та легуючих елементів в урані та його сплавах при центробіжному литті. The report presents results of the metallic Uranium and its Zirconium and Niobium alloys centrifugal cas-ting influence on the distribution mode of the alloying elements in casts, structure and carbide composition. Distri-bution mechanism of carbon and alloying elements in Uranium during centrifugal casting is suggested in the report.
first_indexed	2025-11-25T20:43:13Z
format	Article
fulltext	УДК 669.296:621.78.019.84 КИНЕТИКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА И ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕ- МЕНТОВ В УРАНЕ И ЕГО СПЛАВАХ ПРИ ЦЕНТРОБЕЖНОМ ЛИТЬЕ Н.Н.Белаш, В.Р.Татаринов, Н.И.Рагулина, Н.А.Семенов, О.В.Данилова Научно-технический комплекс «Ядерный топливный цикл», Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», г.Харьков, Украина, e-mail: stcnfc@kipt.kharkov.ua; fax:+38 (0572) 352-754; tel.:+38 (0572) 356-129 Подані результати досліджень впливу центробіжного лиття металевого урану та його сплавів з цирконієм та ніобієм на характер розподілу легуючих елементів у відливках, структуру та склад карбідів. Запропоновано механізм розподілу вуглецю та легуючих елементів в урані та його сплавах при центробіжному литті. Представлены результаты исследований влияния центробежного литья металлического урана и его сплавов с цирко- нием и ниобием на характер распределения легирующих элементов в отливках, структуру и состав карбидов. Предложен механизм распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье. The report presents results of the metallic Uranium and its Zirconium and Niobium alloys centrifugal cas-ting influence on the distribution mode of the alloying elements in casts, structure and carbide composition. Distri-bution mechanism of carbon and alloying elements in Uranium during centrifugal casting is suggested in the report. ВВЕДЕНИЕ Способ получения изделий центробежным ли- тьем представляет интерес с точки зрения получе- ния материалов с улучшенными характеристиками. К преимуществам этого способа относится обеспе- чение очистки изделий от примесей, возможность получать заданную геометрическую форму без до- полнительной механической обработки, формиро- вать необходимую структуру материала, регулируя процесс кристаллизации и т.д. [1]. Оригинальным направлением изготовления изделий является цен- тробежное литье материалов в металлических фор- мах, поскольку в этом случае появляется возмож- ность проводить легирование обрабатываемого ма- териала за счет растворения материала формы. Впервые способ центробежного литья в металличе- ской форме, выполненной из циркония, был исполь- зован фирмой “Nuclear metals” для производства топливных элементов ядерных реакторов из урана [2]. В ННЦ ХФТИ этот способ получил дальнейшее развитие в техническом и материаловедческом план и был использован при создании опытных тепловы- деляющих элементов ядерных реакторов [3, 4, 5, 6]. Данная работа посвящена изучению распределе- ния в материале топливного сердечника примеси уг- лерода и легирующих элементов, таких как Zr и Nb, при центробежном литье урана и его сплавов в цир- кониевой форме. 1. ИССЛЕДУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ В качестве исследуемых материалов для центро- бежного литья использовали уран корректированно- го состава и два его сплава: U+2,5% мас Zr+ 1,6 % мас Nb и U+2,7 % мас Nb. Состав урана и его сплавов по основным легиру- ющим элементам и элементам, присутствующим в виде примесей, приведены в табл. 1. . Таблица 1 Состав центрифугируемых материалов Вид сплава Содержание легирующих элементов в мас % Zr Nb Fe Mo Al Be Cr C U - - 0,02 0,008 0,02 0,04 0,006 0,07-0,09 Сплав №1 - 2,6-2,8 0,02 0,008 0,05 0,04 0,006 0,07-0,09 Сплав №2 2,4-2,6 1,5-1,8 0,02 0,008 0,02 0,04 0,006 0,07-0,09 Характерной особенностью выбранных материа- лов являлось то, что углерод в них находился в раз- личных соединениях. В уране корректированного состава он присутствовал в виде карбида урана, в ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.88-93. 88 mailto:stcnfc@kipt.kharkov.ua сплаве урана, легированном ниобием (спл. №1), – в виде карбида NbC, а в сплаве урана, легированном одновременно цирконием и ниобием (спл. №2) – в виде карбида циркония ZrC. Это обусловлено раз- личным сродством элементов к углероду. Расчет свободной энергии образования карбидов: ZrC, NbC, и UC по данным работ [7, 8] для интервала темпера- тур 1470º…1570ºК, когда уран и его сплавы нахо- дятся в виде расплава, дает, соответственно, следу- ющие значения: -171 моль кДж , -134 моль кДж , -79 моль кДж . Оболочкой для центробежного литья исследуе- мых материалов служил циркониевый сплав Э110 (Zr+1% мас Nb). 2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследуемые образцы представляли собой гер- метичные циркониевые формы со стержнями из ура- на и его сплавов внутри. Каждая циркониевая форма состояла из трубы наружным диаметром 13,6 мм, внутренним 11,7 мм, длиной 52 мм. Концы трубы были закрыты пробками длиной по 2 мм и заварены герметично аргонодуговой сваркой при заданном давлении аргона в камере [5]. Стержни, изготовлен- ные из урана и его сплавов, имели размеры: диаметр 11,5 мм, длина 48 мм. Центробежное литье проводи- ли на лабораторной установке, включающей высо- кочастотный генератор ВЧИ-4.10 и устройство, обеспечивающее фиксацию образцов внутри индук- тора и их вращение в индукторе с заданной скоро- стью. Концы образцов фиксировали в графитовых втулках. Скорость вращения при центробежном ли- тье была оптимизирована экспериментально и со- ставляла 85 об/сек. В процессе центробежного литья контролировали температуру поверхности циркони- евой формы оптическим пирометром. Момент рас- плавления урановых стержней фиксировали по скач- кообразному уменьшению температуры на стенках циркониевой формы. Параметры центробежного литья исследуемых топливных материалов приведены в табл. 2 . Таблица 2 Параметры центробежного литья урана и его сплавов. Содержание легирующих элементов в области центрального отверстия топливных стержней № серии образцов Исследуемый материал Температура центробеж- ного литья, ºК Время выдержки при температуре центробежного ли- тья, с Концентрация элементов в области центрального отверстия в мас % С Zr Nb 1 2 3 4 U 1490±20 7 0,2 0,4 - 20 0,25 5,3 - 60 0,3 8,8 - 100 0,4 10,8 - 6 U+2,7 %мас Nb (спл. №1) 1520±20 40 0,7-0,8 0,3 8,4 5 U+2,5%мас Zr+ +1,6%мас Nb (спл. №2) 1550±20 40 0,7-0,9 8,9 1,6 Для исследования влияния центробежного литья на структуру и распределение легирующих элемен- тов в уране и его сплавах применяли такие методы анализа, как металлографический, микрорентгено- спектральный и химический. С помощью металлографических исследований определяли вид и твердость карбидов, их распреде- ление по радиусу отливок, а также наличие соедине- ния UC, которое в отличие от ZrC и NbC при травле- нии в растворе азотной кислоты, меняло цвет с бело- го на серый. Исследования проводили на полирован- ных шлифах. Для исследований применяли оптиче- ский микроскоп МИМ -7 и микротвердомер ПМТ-3. Микрорентгеноспектральный анализ использова- ли для изучения характера распределения легирую- щих элементов по радиусу отливок и для опреде- ления их содержания в карбидах. Исследования выполняли на модернизированной установке «МАР-1» при ускоряющем напряжении 25 кэВ, токе 30 нА и диаметре зонда 2,5…3,5 мкм. Хими- ческий анализ применяли для изучения распреде- ления Zr, Nb и С по радиусу отливок исследуемых топливных материалов. Погрешность определе- ния концентрации этих элементов не превышала 5 % Концентрацию Zr и Nb измеряли, используя фотоколориметрический метод, базирующийся на способности этих элементов образовывать с неко- торыми органическими реагентами окрашенные комплексные соединения, оптическая плотность ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.88-93. 89 которых прямо пропорциональна концентрации определяемых элементов [9]. Углерод определяли методом, основанным на сжигании навески исследуемого материала в потоке кислорода при 1273ºК. Углекислый газ, образую- щийся при сгорании углерода, поглощался в предва- рительно взвешенной трубке, наполненной специ- альным поглотителем. Привес поглотительной труб- ки показывал содержание углерода в уране [10]. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Уран корректированного состава Металлографические исследования структуры урана корректированного состава в исходном состо- янии показали, что большинство включений, при- сутствующих в матрице, представляли собой кар- биды урана. Об этом свидетельствовало потемне- ние включений после травления полированных шлифов в растворе азотной кислоты и значения микротвердости, равное 9,0…9,6 ГПа. Карбиды имели угловатую форму. Их размер находился в пределах значений 7…20 мкм (рис. 1,а). После центробежного литья урана в герметич- ной циркониевой форме при температуре 1490± 20ºК в течение различных времен выдержки на- блюдалось постепенное изменение размеров, фор- мы и состава карбидов. а б Рис. 1. Структура металлического урана в исходном состоянии (а) и после центробежного литья в обла- сти центрального отверстия (б), ув. 200 На образцах, прошедших центробежное литье в течение 7 с, наблюдалось в области центрального отверстия повышенное содержание карбидов урана, близких по форме и размерам к аналогичным части- цам в исходном материале. Однако наряду с этими карбидами присутствовали более мелкие частицы округлой формы размером до 1 мкм (рис. 2). Рис. 2. Вид карбидов в области центрального от- верстия в металлическом уране после центробеж- ного литья в течение 7 с, ув. 200 На образцах урана, полученных в результате центробежного литья в течение 20 с в области цен- трального отверстия шириной 0,5…0,8 мм происхо- дило формирование зоны с повышенным содержа- нием частиц округлой формы размером 0,5… 10 мкм (рис. 1,б). Травление полированных шлифов не приводи- ло к изменению цвета этих включений. Измерение содержания углерода в средней части отливок по- казало, что его концентрация уменьшается от 0,07…0,09 % мас, в исходном состоянии, до 0,03… 0,05 % мас после центробежного литья в течение 20…100 с. В области центрального отверстия ши- риной 0,5…1,0 мм концентрация углерода в отлив- ках после центробежного литья в течение 7 с, 20 с, 60 с и 100 с равнялась, соответственно, 0,2 % мас, 0,25 % мас, 0,3 % мас и 0,4 % мас (табл. 2). Изме- рения концентрации Zr в области центрального от- верстия после этих времен выдержки при центро- бежном литье дали следующие результаты: 0,4 % мас, 5,3 % мас, 8,8 % мас и 10,8 % мас. Распределение циркония по радиусу отливок, полученных в результате центробежного литья при временах 20 с, 60 с и 100 с в зависимости от расстояния приведено на рис. 3. Как видно из рисунка концентрация Zr увели- чивается в направлении центрального отверстия по закону, близкому к экспоненте. 3.2. Сплав U+2,7% мас Nb (спл. № 1) ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.88-93. 90 В исходном состоянии в сплаве U+2,7% мас Nb карбиды ниобия имели вид сферических частиц раз- мером 0,5…10 мкм (рис. 4а). В результате центро- бежного литья сплава урана с ниобием при темпера- туре 1520 ºК в течение 40 с в области центрального отверстия произошло скопление карбидов ниобия и легирование сплава цирконием за счет растворения оболочки. Причем, как и в случае центробежного литья урана, часть карбидов поменяли размер и фор- му. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1,5 2 2,5 3 3,5 РАССТОЯНИЕ ( от оболочк и ), ММ КО Н Ц ЕН ТР А Ц И Я , % М А С Zr Рис. 3. Зависимость распределения Zr по радиусу отливки из урана корректированного состава после центробежного литья в циркониевой форме при временах выдержки: 20 с (◆); 60 с (■); 100 с (▲) Наряду с мелкими включениями появились включения эллипсоидной и угловатой форм ве- личиной до 25 мкм (рис. 4, б), имеющие повышен- ное (до 88 % мас) содержание Nb. Микротвердость включений составляла 20 … 26 ГПа, что соответ- ствует микротвердости карбида ниобия [11]. Результаты исследования распределения Nb и Zr по радиусу отливок, полученные при помощи химического анализа, приведены на рис. 5. Из рисунка следует, что в области центрально- го отверстия наблюдается повышение концентра- ции Nb. Также, согласно данным химического ана- лиза, в области центрального отверстия наблюда- ется резкое повышение концентрации углерода. Максимальное содержание этих элементов, соот- ветственно, равнялось 8,4 % мас и 0,7…0,8 % мас (табл. 2). В основной массе отливок концентрация ниобия равномерно повышалась в направлении центрального отверстия. Цирконий распределялся равномерно по большей части объема отливки. Его концентрация составляла около 2 % мас. а б Рис. 4. Структура сплава U+2,7% мас Nb в исходном состоянии (а) и после центробежного литья в обла- сти центрального отверстия (б), ув. 200 В зоне скопления карбидов ниобия наблюдалось локальное повышение концентрации циркония до 3,2 % мас, а затем его снижение до 0,3 % мас у цен- трального отверстия (рис. 5). 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Р АССТОЯНИЕ ( от оболочки ), ММ КО Н ЦЕ НТ РА ЦИ Я, % М А С Nb Zr Рис. 5. Зависимость распределения Nb и Zr по радиусу отливки из сплава состава ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.88-93. 91 U+2,7% мас Nb после центробежного литья в цирко- ниевой форме 3.3. Сплав U+2,5% мас Zr+1,6% мас Nb (спл. №2) В сплаве U+2,5% мас Zr+1,6 % мас Nb карбиды имели сферическую и угловатую формы. Их размер колебался от 5 мкм до 25 мкм (рис. 6,а). При помощи микрорентгеноспектрального анализа в самых круп- ных карбидах фиксировали от 80 до 88 % мас Zr. Нио- бий в составе карбидов обнаружен не был. Микро- твердость карбидов находилась в пределах значений 23…33 ГПа. Эти значения близки к значениям микро- твердости карбида циркония, приведенным в работе [11]. В результате центробежного литья при темпера- туре 1550 ºК в течение 40 с в области отливок, примы- кающей к центральному отверстию, наблюдалось скопление карбидов циркония. В отличие от урана и сплава U+2,7 % мас Nb, размеры и форма карбидов в этом случае не изменились, по сравнению с ис- ходным состоянием (рис. 6,б). Повышенное количество карбидов у цен- трального отверстия привело к увеличению кон- центрации углерода до 0,7…0,9 % мас, и цирко- ния до 8,9 % мас. Результаты измерения распределения концен- трации Zr и Nb по радиусу отливок, приведенные на рис. 7, свидетельствуют, что в основной массе отливок Zr и Nb распределились равномерно. Сохранение концентрации Zr на уровне исходно- го значения и наличие зоны с повышенным со- держанием Zr у центрального отверстия свиде- тельствовали о том, что в процессе центробежно- го литья произошло дополнительное легирова- ние сплава цирконием в количестве, приблизи- тельно равном 1,0 % мас, за счет растворения циркониевой формы. а б Рис. 6. Структура сплава U+2,5% мас Zr+1,6 % мас Nb в исходном состоянии (а) и после центробежного литья в области центрального отверстия (б), увеличение 200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1,5 2 2,5 3 3,5 РАССТОЯНИЕ ( от оболочк и ), ММ КО Н Ц ЕН ТР А Ц И Я , % М А С Zr Nb Рис. 7. Зависимость распределения Nb и Zr по ради- усу отливки из сплава состава U+2,5% мас Zr+1,6 % мас Nb после центробежного литья в циркониевой форме 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Анализ полученных результатов свидетельствует об определенных закономерностях, характерных для исследуемых материалов. В сплаве U+2,5% мас Zr+1,6 % мас Nb (спл. № 2), где углерод связан в стабильное соединение, представляющее собой карбид циркония, и, следовательно, форма и размер карбидов в результате центробежного литья не изменяются, Zr и Nb распределяются равномерно в большей части объема отливок (рис. 7). Лишь в области центрального отверстия наблюдалось повы- шение концентрации Zr до 8,9 % мас за счет накоп- ления карбидов циркония. Также наблюдалось равномерное распределение Zr, появившегося в результате растворения цирко- ниевой формы, в сплаве U+2,7% мас Nb (спл. № 1), где углерод в исходном состоянии был связан нио- бием. Цирконий в уране корректированного состава и ниобий в сплаве U+2,7% мас Nb распределялись не- равномерно по радиусу отливок. Наблюдалось по- вышение их концентрации в направление к цен- тральному отверстию. Характерным для обоих этих материалов являлось изменение размеров и формы карбидов в результате центробежного литья и на- личие очень мелких карбидов. В уране корректиро- ванного состава карбиды урана величиной 7… 20 мкм, присутствующие в исходной заготовке по- сле центробежного литья в течение времени, превы- шающего 20 с, распались, и произошло образование карбидов циркония величиной 0,5…10 мкм. В спла- ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.88-93. 92 ве U+2,7% мас Nb углерод первоначально был свя- зан в карбиды ниобия величиной 0,5…10 мкм. По- сле центробежного литья произошло образование крупных карбидов ниобия. Величина отдельных из них достигала 25 мкм. Т.е. наблюдался процесс сли- яния мелких карбидов в крупные частицы. Кроме того, в области центрального отверстия, вероятно, начался процесс образования карбидов типа (ZrNb)С, о чем свидетельствует локальное повыше- ние концентрации Zr в этой области. Отмеченные выше особенности обусловлены тем, что в процессе нагрева и расплавления урана корректированного состава и сплава U+2,7% мас Nb происходит растворение части карбидов, поскольку в системе U-UC существует эвтектика при Т = 1116,6°С, а в системе U-C-Nb происходит образова- ние жидкой фазы при Т = 1130°С [7]. Причем, со- гласно литературным данным [12], растворимость углерода в уране при температуре центробежного литья 1490 ºК составляет 0,05…0,07 % мас. Металлографические исследования и химиче- ский анализ проб, взятых из средней части отливок и из области центрального отверстия, свидетель- ствуют, что уже в первые 7 с центробежного литья большая часть нерастворившихся карбидов урана перемещается в область центрального отверстия. В результате чего в этой области наблюдается повы- шение концентрации углерода до 0,2 % мас. Если предположить, что в уране растворилось в первона- чальный момент 0,05…0,07 % мас углерода, а остав- шийся углерод (0,01…0,02% мас), в составе карби- дов переместился из всего объема отливки диамет- ром 11,7 мм в объем у центрального отверстия на- ружным диаметром 4,5 мм, а внутренним - 3,0 мм, то его концентрация должна составлять 0,16… 0,29 % мас, что близко к значению, полученному экспериментально. Такое количество углерода мо- жет связать в карбиды циркония 1,2…2,2 % мас цир- кония. Фактическое содержание Zr, измеренное экс- периментально, равнялось 0,4 % мас. Данные расче- ты согласуются с результатами металлографических исследований, свидетельствующих, что в начальный момент времени в процессе центробежного литья происходит перенос в область центрального отвер- стия карбидов урана. В дальнейшем, при увеличе- нии концентрации циркония в области центрального отверстия происходит процесс преобразования кар- бидов урана в карбиды Zr (рис. 1,б и рис. 2,а). По- степенное повышение концентрации углерода и циркония в области центрального отверстия с увели- чением времени центробежного литья подтверждает факт образования карбидов циркония не только в области центрального отверстия, а и в средней части отливок и последующего их перемещения к цен- тральной части. Этот процесс образования карбидов циркония приведен на рис. 2,б. Оценка максималь- ного количества углерода, который может переме- ститься со всего объема отливки в область централь- ного отверстия диаметром от 4,5 мм, до 3,0 мм со- ставляет 0,7…1,0 % мас. Это значение также являет- ся близким к полученному экспериментально на от- ливках из сплавов урана U+2,7% мас Nb и U+2,5% мас Zr+1,6 % мас Nb и подтверждает факт перемещения большей части углерода в виде карби- дов циркония и ниобия в область центрального от- верстия в результате центробежного литья при ука- занных параметрах. Таким образом, можно заключить, что в процес- се центробежного литья урана и его сплавов при условии, что углерод связан в стабильные соедине- ния, растворенный из материала оболочки цирконий распределяется равномерно в объеме отливок, обра- зуя при их кристаллизации твердый раствор. Откло- нение от равномерного распределения легирующих элементов обусловлено процессом преобразования карбидов. Основная часть карбидов перемещается в область центрального отверстия уже в начальный момент центробежного литья. В уране корректиро- ванного состава первоначально часть углерода из карбидов урана переходит в раствор, а часть в соста- ве карбидов урана перемещается в область цен- трального отверстия. В дальнейшем, с увеличением времени центробежного литья и повышением кон- центрации циркония в уране за счет растворения оболочки происходит преобразование карбидов ура- на в карбиды циркония. Процесс образования карби- дов циркония происходит одновременно в основном объеме отливки и в области центрального отверстия за счет взаимодействия растворенного в уране угле- рода и карбидов урана с цирконием. ВЫВОДЫ 1. Определена роль углерода в распределении ле- гирующих элементов в уране и его сплавах с цирко- нием и ниобием при центробежном литье в цирко- ниевой форме. 2. Показано, что в процессе центробежного литья металлического урана наряду с процессом легирова- ния урана цирконием происходит распад карбидов урана и образование карбидов циркония как в обла- сти центрального отверстия, так и в основной части отливок. 3. Установлено, что практически весь углерод в результате центробежного литья сплавов урана скапливается в области центрального отверстия в сплаве U+2,5% мас Zr+1,6 % мас Nb в виде карбида циркония, а в сплаве U+2,7% мас Nb - в виде карби- да ниобия. В отливках урана корректированного со- става, полученных при временах центробежного ли- тья, превышающих 20 с, углерод, находящийся в об- ласти центрального отверстия, связан в карбиды циркония. ЛИТЕРАТУРА 1. С.Б.Юдин, М.М.Левин, С.Е.Розенфельд. Центро- бежное литье. М.: «Машиностроение», 1972. 2. Материаловедение реакторных материалов. Об- зоры института имени Беттла. Книга вторая. Конструкционные материалы и технология твэлов. М.: «Госатомиздат», 1968, с.11−25. 3. Н.Н.Белаш, В.С.Красноруцкий, В.Р.Татаринов. А.С. № 245514 от 09.01.84, МКИ G 21 С 3/00. ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.88-93. 93 4. Н.Н.Белаш, В.С.Красноруцкий, В.Р.Татаринов, Н.А.Семенов. А.С. № 304377 от 10.06.88, МКИ G 21С 3/00. 5. Н.Н.Белаш, В.С.Красноруцкий, В.Р.Татаринов, В.А.Пузик. A.C. № 330322 от 10.07.88, МКИ G 21С 3/00. 6. В.С.Красноруцкий, В.Р.Татаринов. Разработка твэлов с топливом на основе металлического урана для энергетических реакторов. //Вопрсы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных по- вреждений и радиационное материаловедение», 1999, вып.1(73)-2(74), Харьков: с.87−94. 7. Ю.С.Виргильев. Неметаллические включения в сплавах урана с цирконием, ниобием, молибденом. /Сб. трудов под редакцией О.С. Иванова. «Строе- ние сплавов некоторых систем с ураном и торием. М.: «Госатомиздат», 1961, с.307−311. 8. Т.В.Самсонов, И.М.Винницкий. Тугоплавкие со- единения. Справочник. М.: «Металлургия», 1976. 9. В.К.Марков и др. Уран, методы его определения. М.: «Атомиздат», 1964, с. 442. 10. З.С.Мухина, Е.И.Никитина, Л.М.Буданова и др. Методы анализа металлов и сплавов. М.: Гос. изда- тельство оборонной промышленности, 1959, с.68− 70. 11. А.А.Иванько. Твердость. Справочник. Киев: «Наукова думка», 1968, с. 82−83. 12. Диаграммы состояния и фазовые превращения сплавов урана. М.: «Наука», 1972. . ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.88-93. 94 КИНЕТИКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА И ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В УРАНЕ И ЕГО СПЛАВАХ ПРИ ЦЕНТРОБЕЖНОМ ЛИТЬЕ ВВЕДЕНИЕ 1. ИССЛЕДУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ Состав центрифугируемых материалов 2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Таблица 2 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Уран корректированного состава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80090
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1562-6016
language	Russian
last_indexed	2025-11-25T20:43:13Z
publishDate	2002
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format	dspace
spelling	Белаш, Н.Н. Татаринов, В.Р. Рагулина, Н.И. Данилова, О.В. Семенов, Н.А. 2015-04-11T17:10:34Z 2015-04-11T17:10:34Z 2002 Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье / Н.Н. Белаш, В.Р. Татаринов, Н.И. Рагулина, О.В. Данилова, Н.А. Семенов // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 88-93. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80090 669.296:621.78.019.84 Представлены результаты исследований влияния центробежного литья металлического урана и его сплавов с цирконием и ниобием на характер распределения легирующих элементов в отливках, структуру и состав карбидов. Предложен механизм распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье. Подані результати досліджень впливу центробіжного лиття металевого урану та його сплавів з цирконієм та ніобієм на характер розподілу легуючих елементів у відливках, структуру та склад карбідів. Запропоновано механізм розподілу вуглецю та легуючих елементів в урані та його сплавах при центробіжному литті. The report presents results of the metallic Uranium and its Zirconium and Niobium alloys centrifugal cas-ting influence on the distribution mode of the alloying elements in casts, structure and carbide composition. Distri-bution mechanism of carbon and alloying elements in Uranium during centrifugal casting is suggested in the report. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Материалы реакторов на тепловых нейтронах Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье Article published earlier
spellingShingle	Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье Белаш, Н.Н. Татаринов, В.Р. Рагулина, Н.И. Данилова, О.В. Семенов, Н.А. Материалы реакторов на тепловых нейтронах
title	Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье
title_full	Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье
title_fullStr	Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье
title_full_unstemmed	Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье
title_short	Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье
title_sort	кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье
topic	Материалы реакторов на тепловых нейтронах
topic_facet	Материалы реакторов на тепловых нейтронах
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80090
work_keys_str_mv	AT belašnn kinetikaraspredeleniâuglerodailegiruûŝihélementovvuraneiegosplavahpricentrobežnomlitʹe AT tatarinovvr kinetikaraspredeleniâuglerodailegiruûŝihélementovvuraneiegosplavahpricentrobežnomlitʹe AT ragulinani kinetikaraspredeleniâuglerodailegiruûŝihélementovvuraneiegosplavahpricentrobežnomlitʹe AT danilovaov kinetikaraspredeleniâuglerodailegiruûŝihélementovvuraneiegosplavahpricentrobežnomlitʹe AT semenovna kinetikaraspredeleniâuglerodailegiruûŝihélementovvuraneiegosplavahpricentrobežnomlitʹe

Кинетика распределения углерода и легирующих элементов в уране и его сплавах при центробежном литье

Institution

Similar Items