Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония

Методами циклической вольтамперометрии, рентгенофазового, микроскопического анализов, а также металлографии изучена коррозия никель-молибденовых сплавов и их составляющих компонентов в расплавленной эвтектической смеси фторидов натрия и циркония. Исследована зависимость скорости коррозии никель-моли...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Вопросы атомной науки и техники
Date:	2005
Main Authors:	Ажажа, В.М., Андрийко, А.А., Бакай, А.С., Волков, С.В., Девяткин, С.В., Довбня, А.Н., Лавриненко, С.Д., Омельчук, А.А., Широков, Б.М.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2005
Subjects:	Материалы перспективных ядерных реакторов
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80406
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:	Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония / В.М. Ажажа, А.А. Андрийко, А.С. Бакай, С.В. Волков, С.В. Девяткин, А.Н. Довбня, С.Д. Лавриненко, А.А. Омельчук, Б.М. Широков // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С.134-139. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860017811453116416
author	Ажажа, В.М. Андрийко, А.А. Бакай, А.С. Волков, С.В. Девяткин, С.В. Довбня, А.Н. Лавриненко, С.Д. Омельчук, А.А. Широков, Б.М.
author_facet	Ажажа, В.М. Андрийко, А.А. Бакай, А.С. Волков, С.В. Девяткин, С.В. Довбня, А.Н. Лавриненко, С.Д. Омельчук, А.А. Широков, Б.М.
citation_txt	Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония / В.М. Ажажа, А.А. Андрийко, А.С. Бакай, С.В. Волков, С.В. Девяткин, А.Н. Довбня, С.Д. Лавриненко, А.А. Омельчук, Б.М. Широков // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С.134-139. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Вопросы атомной науки и техники
description	Методами циклической вольтамперометрии, рентгенофазового, микроскопического анализов, а также металлографии изучена коррозия никель-молибденовых сплавов и их составляющих компонентов в расплавленной эвтектической смеси фторидов натрия и циркония. Исследована зависимость скорости коррозии никель-молибденовых сплавов в расплавленных фторидах от времени выдержки в расплаве и облучения пучком электронов на электронном ускорителе. Показано, что увеличение времени контакта никель-молибденовых сплавов с фторидным расплавом уменьшает плотность тока коррозии, а облучение – увеличивает ее в тем большей мере, чем больше энергия электронного пучка. Для сплавов данного состава характерна межкристаллитная коррозия. Методами циклічної вольтамперометрії, рентгенофазового, мікроскопічного аналізів, а також металографії досліджена корозія нікель-молібденових сплавів та компонентів, які входять до їхнього складу, в розплавленій евтектичній суміші фторидів натрію та цирконію. Досліджена залежність швидкості корозії зазначених сплавів від тривалості витримки в розплаві та опромінення пучком електронів на електронному прискорювачі. Показано, що збільшення тривалості контакту нікель-молібденових сплавів з фторидним розплавом зменшує густину струму корозії, а опромінення – збільшує її в тим більшій мірі, чим більша енергія електронного пучка. Для сплавів даного складу характерна міжкристалітна корозія. Electrochemical corrosion of Ni-Mo alloys and alloy additions in sodium and zirconium fluoride melts has been investigated using cyclic voltammetry, X-ray analysis and SEM. Influence of radiation and the time of contact with melt on corrosion rate was investigated. Contact with melts passivates and irradiation activates of Ni-Mo alloys surface. The pitting dissolution in melts is characteristic for this alloys.
first_indexed	2025-12-07T16:46:09Z
format	Article
fulltext	УДК 66.087.3 КОРРОЗИЯ ОБЛУЧЕННЫХ Ni-Mo-СПЛАВОВ В РАСПЛАВЕ ФТОРИ ДОВ НАТРИЯ И ЦИРКОНИЯ В.М. Ажажа1, А.А. Андрийко2, А.С. Бакай1, С.В. Волков3, С.В. Девяткин3, А.Н. Довбня1, С.Д. Лавриненко1, А.А. Омельчук3, Б.М. Широков1 1Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», г. Харьков, Украина; 2Национальный технический университет КПИ, г. Киев; 3Институт обшей и неорганической химии им. В.И. Вернадского Национальной академии наук, г. Киев, Украина Методами циклической вольтамперометрии, рентгенофазового, микроскопического анализов, а также металлографии изучена коррозия никель-молибденовых сплавов и их составляющих компонентов в рас плавленной эвтектической смеси фторидов натрия и циркония. Исследована зависимость скорости коррозии никель-молибденовых сплавов в расплавленных фторидах от времени выдержки в расплаве и облучения пучком электронов на электронном ускорителе. Показано, что увеличение времени контакта никель-молиб деновых сплавов с фторидным расплавом уменьшает плотность тока коррозии, а облучение – увеличивает ее в тем большей мере, чем больше энергия электронного пучка. Для сплавов данного состава характерна межкристаллитная коррозия. ВВЕДЕНИЕ Сплавы на основе никеля и молибдена, извест ные под коммерческим названием “Hastelloy”, полу чили широкое применение в различных отраслях науки и техники, в частности, в управляемых уско рителем ядерных реакторах, работающих на рас плавленно-солевых топливных композициях [1]. Разработка методов контроля коррозионной устой чивости этих сплавов во фторидных расплавах, вы явление влияния различных факторов (радиаци онное облучение, состав сплава, продолжительность контакта с солевой фазой и т.п.) на скорость корро зии является важной и актуальной не только науч ной, но и практической задачей, поскольку позволя ет определить критический срок службы конструк ционных материалов. В настоящем сообщении приведены результаты определения скорости коррозии никель-молиб-дено вых сплавов методом циклической вольтамперомет рии в расплавленной эвтектической смеси фторидов натрия и циркония. Эта смесь устойчива к радиаци онному облучению и рекомендована в качестве но сителя изотопов, подлежащих трансмутации в управляемых ускорителем ядерных реакторах. Ис следовали коррозионную устойчивость никель-мо либденовых сплавов различного состава при разной длительности контакта с фторидным расплавом и разных условиях облучения пучком электронов. Приведены результаты оценки скорости коррозии индивидуальных компонентов сплава (никель, мо либден, железо, ниобий, хром), а также изменения механических свойств исследуемых сплавов, выпол ненных методом наноинденторного анализа [2]. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА На основе анализа известных конструкционных материалов ННЦ ХФТИ было предложено исследо вать два сплава типа хастеллой-Н следующего со става (табл. 1). Таблица 1 Химический состав никель-молибденовых сплавов Сплав Химический состав, мас.% Ni Mo Cr Fe Ti Al Другие элементы Состав А Основа 11…12 6,5…7,5 ≤1,5 ≤ 0,5 ≤ 0,8 Mn<0,5; Si<0,15; Состав Б Основа 11…12 6,2…7,2 ≤1,5 ≤ 0,5 ≤ 0,8 Mn<0,5; Si<0,15; Nb-0,5; Y-0,05 Различие в химическом составе этих сплавов со стояло в том, что в сплаве состава А 0,3 мас.% хро ма заменили ниобием и дополнительно ввели 0,05 мас.% иттрия (состав Б). Сплавы выплавляли из высокочистых индивидуальных компонентов. 1. Вольтамперометрические исследования выполняли в герметичных реакторах из нержавеющей стали в атмосфере сухого аргона в трехэлектродной электрохими ческой ячейке методом циклической вольтамперометрии на электронном по тенциостате PC Controlled Potentiostat “Electroflex” type EF453. В качестве электролита использовали расплав, со стоящий из мол.%: ZrF4 (49,5) – NaF (50,5). Расплав помещали в тигель из _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 134-139. 134 стеклоуглерода, который использовали в качестве вспомогательного электрода. Рабочими электродами служили образцы никель-молибденовых сплавов разного состава, разных режимов их термообра ботки в расплавленной смеси фторидов натрия и циркония при температуре 650° С (от 100 до 700 ч), а также металлы компонентов сплава (Ni, Fe, Mo, Cr, Nb). Скорость развертки потенциала на рабо чем электроде составляла 10 мВ/c. По тенциал рабочего электрода регистриро вали относительно неполяризованного стеклоуглеродного электрода. Исследовали также образцы сплавов, подвергав шихся в расплаве отмеченного выше состава при 650°С длительному (700 ч) облучению на линейном ускорителе электронов ЛУЄ-10 (LINAC-10) с энер гией 10 МэВ и мощностью 5 кВт (плотность тока 0,5 мА/см2). Для оценки влияния интенсивности электронно го облучения на никель-молибденовые сплавы в ам пулы из углерод-углеродного композиционного ма териала, заполненного расплавленной эвтектиче ской смесью фторидов натрия и циркония, загружа ли по 6 образцов сплава заданного состава. Энергия электронного пучка на входе в первый образец оце нивалась величиной 5066 мэВ/ат., а на выходе из по следнего – 64 мэВ/ат. Оценивали также токи корро зии на различных поверхностях одного и того же об разца (вход-выход электронного пучка). С этой це лью одну из поверхностей исследуемого сплава по крывали замазкой из нитрида бора. Механические исследования выполняли методом наноидентирования на приборе Nano Indenter-II, MTS Systems [2]. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Скорость коррозии определяется током анодного растворения металла (Mi) Mi 0 → Mi n+ + ne- (1) и может быть рассчитана, если известен ток ка тодного процесса, восстановления ионов металла (My) My m+ + ne- → My (m-n)+ (2) при условии, что общий ток, протекающий через ячейку, равен нулю [3]. Поскольку опыты выполня ли в инертной атмосфере, то единственным ка тодным деполяризатором (окислителем) в исследуе мом фторидном расплаве могут быть ионы цирко ния или одного из компонентов сплава, перешедших в расплав в результате реакций обмена zMx 0 + aZrF4 → zMxFa + aZrF4-z. (3) Выполненные исследования показали, что прак тически на всех вольтамперограммах в катодной об ласти регистрируется волна, предшествующая раз ряду ионов циркония (рис. 1), поэтому при расчетах скорости коррозии исследуемых образцов использо вали участок вольт-амперной кривой (ac), отвечаю щий катодному процессу при наиболее положитель ном потенциале. В анодной области на всех вольтамперограммах регистрировали волну анодно го растворения исследуемого образца (ab), сопрово ждающуюся спадом тока (bd – пассивация поверх ности) с последующим подъемом тока (df – питтин гообразование). Для расчета тока коррозии исследу емых образцов в анодной области использовали на чальный участок вольт-амперной кривой (ab). Рис. 1. Вольтамперограмма, никель-молибденового сплава (состав Б – образец №120) в расплавленной эвтектической смеси фторидов натрия и циркония при 650 °С Анализ анодных (ab) и катодных (ac) ветвей вольтамперограмм в полулогарифмических коорди натах позволяет определить условия, при которых общий ток, протекающий через ячейку, равен нулю, и рассчитать плотность тока коррозии исследуемого образца (рис. 2). Зная плотность тока коррозии, можно рассчитать ее скорость K m= ik AM nF (г/м2⋅ч) или K k= K m d M (мм/год) [3], где AM – атомная масса металла; n – количество электронов, принимающих участие в электродном процессе; F – число Фарадея, dM – плотность исследуемого металла. Рис. 2. К расчету плотности тока коррозии, образ ца сплава состава А после 404 ч изотермической выдержки в расплаве фторидов натрия и циркония при 650°С _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 134-139. 135 Выполненные исследования показали, что подъ ем тока на анодной ветви (ab) вольтамперограмм никель-молибденовых сплавов наблюдается в обла сти потенциалов, отвечающих ионизации никеля во фторидных расплавах [4], а количество электронов, участвующих в электродном процессе, равно двум. Поэтому при расчетах скорости коррозии этих спла вов принимали n =2, а AM и dM отвечают атомной массе и плотности никеля соответственно. Анализ полученных вольтамперограмм показал, что иониза ция железа отвечает двухэлектронному процессу, хрома – трех-, ниобия – пяти-, а молибдена – шести электронному. Результаты расчета скоростей коррозии приведе ны в табл. 2. Таблица 2 Скорость коррозии никель-молибденовых сплавов и составляющих компонентов Образец Плотность тока коррозии ic, мА/см2 Скорость коррозии Km, г/м2⋅ч Kk, мм/год Примечания Состав А 0,07 0,77 0,76 Без термообработки Состав А 0,017 0,19 0,18 После термообработки Состав А 0,023 0,25 0,25 100 ч изотермической выдержки во фторидном расплаве при 650°С без облучения То же 0,01 0,11 0,11 200 ч – то же -«»- 0,006 0,066 0,065 500 ч – -«»- -«»- 0,00002 0,0002 0,0002 700 ч – -«»- Состав Б 0,026 0,29 0,28 404 ч изотермической выдержки в расплаве фторидов натрия и циркония при 650°С Состав А 0,018 0,20 0,19 700 ч изотермической выдержки во фторидном рас плаве при 650°С при облучении пучком электронов (5066 мэВ/атом) Состав А 0,0074 0,081 0,080 То же – 64 мэВ/ат. Состав Б 0,02 0,22 0,22 –«»– 5066 мэВ/ат. Состав Б 0,0004 0,0044 0,0043 –«»– 64 мэВ/ат. Молибден 0,0016 0,0095 0,008 Без какой-либо термической обработки Никель 0,025 0,27 0,27 То же Железо 5,2 54,2 60,37 –«»– Ниобий 9,5 107,0 67,47 –«»– Хром 1000 6466,3 7911,3 –«»– Из приведенных данных следует, что коррозион ная устойчивость исследованных металлов снижает ся в ряду: молибден, хастеллой, никель, железо, ни обий, хром. Скорость коррозии никель-молибдено вых сплавов зависит от времени контакта с фторид ным расплавом и тем меньше, чем больше время изотермической выдержки в расплаве. Это обуслов лено тем, что со временем на границе раздела фаз появляются продукты коррозии, которые смещают стационарный потенциал в область более положи тельных значений. Кроме того, образующиеся про дукты коррозии пассивируют поверхность исследуе мых образцов. О пассивации поверхности никель- молибденовых сплавов свидетельствует и форма вольтамперограмм в области больших значений анодного потенциала (см. рис. 1). Было отмечено, что участок df, характеризующий наличие питтинго вой коррозии, регистрируется не на всех вольтампе рограммах. Этот участок отсутствует у образцов, прошедших предварительную термообработку (рис. 3, кр. 2), а также у образцов после длительной изо термической выдержки в расплавленной смеси фто ридов натрия и циркония (см. рис. 3, кр. 3 и 4). На вольтамперограммах, не прошедших термо обработку, участки пассивации не регистрируются даже после достижения плотностей тока, превыша ющих 4 А/см2 (см. рис. 3, кр. 1). Последовательность и режимы термообработки были следующими: на гревание и выдержка в течение часа при 1100°С, за калка в воде при комнатной температуре, отжиг при 675°С в течение 50 ч в атмосфере аргона. Несоблю дение режима термообработки очевидно и является причиной появления участков df (питтинговой кор розии), зарегистрированных на отдельных образцах составов А и Б (№24, 120, 106) Рис. 3. Вольтамперограммы никель-молибденовых сплавов (состав А) при разных режимах термооб работки: 1 – без термообработки; 2, 3, 4 – после термообработки (время изотермической выдержки в расплаве фторидов натрия и циркония при 650°С 0, 100 и 500 ч соответственно) Образцы, подвергавшиеся длительному облуче нию пучком электронов в расплавленной смеси NaF–ZrF4, также сохраняют область пассивного со _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 134-139. 136 стояния (рис. 4), однако отмечено, что интервал по тенциалов с наименьшей плотностью тока тем мень ше, чем более интенсивному облучению подверга лись образцы. Выполненные исследования показали, что вольтамперометрический метод позволяет оценить влияние интенсивности облучения исследуемых об разцов пучком электронов во фторидном расплаве. Так, например, при облучении образца состава Б пучком электронов с энергией 5066 мэВ/ат. во фто ридном расплаве при температуре 650°С в течение 700 ч плотность тока коррозии составляет 0,02 мA/cм2, а при 64 мэВ/ат. – 0,0004. Рис. 4. Вольтамперограммы никель-молибденовых сплавов (состав А) после облучения пучком электро нов в расплаве фторидов натрия и циркония (τ = 700 ч, t = 650°С) с энергией: 1 – 5066, 2 – 64 мэВ/ат Отмечено, что поверхности одного и того же об разца характеризуются разными скоростями корро зии. На входе пучка электронов в пластинку из ни кель-молибденового сплава толщиной 0,3 мм плот ность тока коррозии в среднем на порядок выше, чем на выходе. Так, например, если на одну из по верхностей исследуемого образца нанести покрытие из нитрида бора и записать вольтамперограмму неизолированной поверхности, то для образца со става Б получили, что на входе пучка электронов (5066 мэВ/ат.) скорость коррозии оценивается ве личиной 0,17 мA/cм2, а на выходе 0,01 мA/cм2. Зависимость скорости коррозии исследуемых об разцов от режима термообработки, наличие участков пассивации в области анодных потенциа лов и отсутствие на вольтамперограммах ярко выра женных участков питтингообразования позволяет сделать вывод о межкристаллитном характере кор розии данных составов сплавов. Этот вывод согла суется с результатами рентгенофазового анализа и металлографии. Согласно результатам рентгенофазового анализа, на дифрактограммах сплавов состава А и Б, прошед ших только отмеченную выше термообработку, без контакта с расплавленной смесью фторидов натрия и циркония, отмечено лишь начало формирования фаз с высоким содержанием никеля (линии невысо кой интенсивности (<5% интенсивности линии (111) никелевой основы с d=2,10…2,11 Å – Ni3Mo орто ромбической сингонии и d=1,84…1,88 Å – Ni3(Al,Ti) кубической). Изотермическая выдержка во фторид ных расплавах при 650 °С увеличивает суммарное время отжига (старения) сплава и способствует из менению его строения, появлению разнообразных вторичных фаз. После изотермической выдержки во фторидном расплаве, превышающей 100 ч, идентифицируются вторичные фазы NiAl, N2Al3, NiCr. Наиболее явно вторичные фазы проявляются после 500-часовой вы держки во фторидном расплаве. Фаза Ni3Mo наибо лее заметна в сплаве. В образцах, подвергавшихся облучению во фторидном расплаве, наиболее явно идентифицируется лишь фаза Ni3Mo. Результаты рентгенофазового анализа позволяют в известной мере объяснить зависимость между на блюдаемыми скоростями коррозии и условиями тер мообработки. Образец сплава (см. рис. 3, кр.1), не подвергавшийся термообработке, по сути, представ ляет собой однородный сплав (твердый раствор), в котором исходные компоненты сохраняют индиви дуальные электрохимические свойства, т.е. в пер вую очередь должны растворяться компоненты сплава с наиболее отрицательным потенциалом (Al, Ti, Cr, Fe и т.д.), а компоненты с более положитель ным электродным потенциалом (Ni, Mo) в виде ад сорбционых атомов накапливаться на поверхности. Выше было показано (см. рис.1,2), что равновес ный потенциал основы сплава (никеля) более поло жителен, чем потенциал коррозии сплава (-210 мВ). В этом случае на поверхности сплава благодаря вы сокой подвижности адсорбционных атомов могут образовываться микрокристаллы никеля, которые, однако, не создают сплошного однородного покры тия и не способствуют ее пассивации. Напротив, скорость коррозии сплава должна даже возрастать вследствие образования гальванической пары: ни кель – металл с высоким отрицательным потенциа лом (хром, железо). Характер регистрируемой вольт-амперной зависимости (см. рис. 3, кр. 1) сви детельствует в пользу такого механизма коррозии. Даже при высоких плотностях тока (> 4 А/см2) по верхность такого образца не переходит в пассивное состояние. Образцы никель-молибденовых сплавов, подвергавшихся термообработке, как показали ре зультаты рентгенофазового анализа, уже не являют ся однородными сплавами. По существу, это гетеро фазные композиции. Формирование вторичной (бо лее электроотрицательной по отношению к основ ной) фазы завершается примерно после 500-часово го отжига в расплаве фторидов натрия и циркония при 650°С. Поскольку количество соединений вто ричной фазы по отношению к основной фазе неве лико и выделяются они, согласно данным металло графического анализа, в основном на границах зерен основной фазы, то после их растворения на поверх ности остается сплошной более стойкий слой осно вы сплава. Данное обстоятельство и обуславливает наличие участков пассивации на вольтамперограммах, сдвиг потенциала коррозии в область более электрополо жительных значений (см. рис. 3, кр. 4), а следова тельно, и уменьшению общей скорости коррозии (см. табл. 2). Сдвиг потенциала в область более по _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 134-139. 137 ложительных значений должен быть тем большим, чем больше энергия связей в образующихся интер металлических соединениях. Пассивации поверхно сти согласно данным рентгенофазового анализа способствует также увеличению ее адгезии к рас плаву фторидов натрия и циркония. Отмечено, что на поверхности всех образцов после 700-часового контакта с расплавом фторидов натрия и циркония идентифицируется фаза 7NaF⋅6ZrF4. Этот же эффект сохраняется при облучении сплавов пучком элек тронов. Результаты вольтамперометрических и рентгено фазовых исследований совпадают с выводами ме таллографического и микроскопического анализов (рис. 5). Соединения вторичных фаз присутствуют в основном на границах зерен основной фазы. На по верхностях образцов, подвергавшихся электронному облучению, наблюдаются следы «травления». Рис. 5. Фотография шлифа поперечного сечения об разца состава А (№64), выдержанного в расплаве NaF-ZrF4 при 650°C, при облучении пучком электро нов энергией 5066 мэВ/ат. в течение 700 ч Согласно результатам электронной микроскопии разрушение поверхности образцов идет в основном в результате «вытравливания» соединений вторич ных фаз по границам зерен основной фазы, причем интенсивность вытравливания тем выше, чем выше энергия электронного пучка. Так, например, в образ це состава А (№25) толщина повреждённого слоя на входе электронного пучка (5066 мэВ/ат.) составила 60…100 мкм, а на выходе (противоположная сторо на) 40…50 мкм. В образце того же состава (№64) при облучении пучком электронов с более низкой энергией (64 мэВ/ат.) толщина поврежденного слоя на входе пучка составила 15…30 мкм, а на выходе 10…15 мкм. Состояние поверхности образца состава А (№25) на входе электронного пучка (5066 эВ/ат.) представ лено на рис. 5. На поверхности шлифа поперечного сечения отчетливо видны коррозионные трещины. От точки вправо и влево, как отмечено на фотогра фии, в глубь зерна с шагом 1 мкм был выполнен рентгеновский микроанализ. Результаты приведены в табл. 3. Таблица 3 Результаты рентгеновского микроанализа поверхности образца состава А (№24) на входе пучка электронов (5066 эВ/атом) через 700 ч при 650°С в расплаве фторидов натрия и циркония Элемент Содержание компонентов сплава (ат.%) справа от трещины на расстоянии, мкм 0 1 2 3 4 6 Ti 0,55 0,44 0,48 0,46 0,62 0,48 Si 0,31 0,25 - - 0,37 0,36 Cr 7,37 7,62 7,42 7,67 7,95 7,87 Fe 2,35 1,69 1,61 1,74 1,68 1,57 Ni 79,42 78,88 78,26 76,94 77,41 76,87 Mo 4,53 9,11 10,33 11,29 10,66 10,56 Zr 0,58 - - 0,59 - - Содержание компонентов сплава (ат.%) слева от трещины Ti 0,45 0,47 0,62 0,60 0,47 0,41 Si 0,41 0,22 0,22 0,34 0,39 0,37 Cr 6,99 7,44 7,86 7,83 7,81 7,70 Fe 1,92 1,66 1,55 1,49 1,68 1,55 Ni 78,89 78,42 77,58 77,33 77,09 77,55 Mo 6,33 9,83 10,40 10,63 10,84 10,74 Zr 0,65 - - - - - _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 134-139. 138 Количественный состав образца с координатой (0 мкм) отвечает составу на поверхности зерна, но не в трещине. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что коррозионные разрушения име ют главным образом межкристаллитный характер. Разрушение образца идет по границам зерен, куда внедряется расплав. Стрелкой отмечена будущая трещина. Методом наноинденторного анализа на приборе Nano Indenter II индентором Берковича по методике Оливера и Фарра [2] по глубине отпечатка при мак симальной нагрузке 10 мН (1 г) определяли нано твёрдость Н и модуль упругости Е исследуемых об разцов. Результаты испытания на твёрдость показа ли, что ни облучение, ни солевые растворы практи чески не повлияли на механические свойства образ цов никель-молибденового сплава. Полученные ре зультаты приведены в табл. 4. Рекомендованные со ставы сплавов могут быть использованы в дизайне жидкосолевых ядерных реакторов. Таблица 4 Результаты наноинденторного анализа (t = 20°C) механических свойств никель-молибденовых сплавов Исследуемый образец Энергия пуч ка, мэВ/ат. Модуль упругости E, ГПа Нанотвердость H, ГПа на поверхности в объеме на поверхности в объеме Состав А, после термооб работки 0 266±16 266±16 4,7±0,3 4,7±0,3 Состав А после 700-часо- вого контакта с фторид ным расплавом 0 219 219 3,0±2,2 4,9±0,3 64 242±35 268±8 5,7±0,3 4,8±0,2 5066 229±35 256±13 5,7±0,5 5,1±0,3 Состав Б, после термооб работки 0 297±11 297±11 6,9±0,3 6,9±0,3 Состав Б после 700-часо- вого контакта с фторид ным расплавом 0 251±5 253±6 4,0±0,5 6,9±0,3 64 240±13 255±7 7,0±0,3 6,9±0,3 5066 242±17 255±9 6,9±0,2 6,9±0,3 ВЫВОДЫ Выполненные исследования показали, что для никель-молибденовых сплавов отмеченных выше составов характерна межкристаллитная коррозия. Коррозионная устойчивость сплавов тем выше, чем больше время изотермического отжига. Разрушение поверхности сплавов осуществляется в основном в результате «вытравливания» вторичных фаз по гра ницам зерен основной фазы. Исследованные образ цы никель-молибденовых сплавов проявляют склонность к пассивации поверхности в тем большей мере, чем больше время изотермической выдержки во фторидном расплаве. Для сплавов, не прошедших термическую обработку, пассивация по верхности не характерна. Облучение поверхности сплавов пучком электронов увеличивает скорость коррозии в тем большей мере, чем больше энергия электронного пучка. Вольтамперометрический метод может быть ис пользован для контроля коррозионной устойчивости никель-молибденовых сплавов в зависимости от ин тенсивности и дозы облучения. Исследование механических свойств никель-мо либденовых сплавов методом наноинденторного анализа показало, что ни облучение, ни продолжи тельный контакт с фторидным расплавом практиче ски не повлияли на их механические свойства. Сплавы предложенных выше составов могут быть использованы в дизайне жидкосолевых ядер ных энергетических установок. Работа выполнена при поддержке гранта УНТЦ №294. ЛИТЕРАТУРА 1.C.D. Bowman Sustained Nuclear Energy without Weapons or Reprocessing Using Accelerator-Driven System //Proceeding of the III Intern. Confer. оf Accel erator-Driven Transmutation Technologies. Praha, June 7–11, 1999. 2.W.C. Oliver and G.M. Pharr. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments //J. Mater. Res.(7). 1992, N6, p. 1564–1583. 3.Л. Киш. Кинетика электрохимического растворе ния металлов. М.: «Мир», 1990, с. 272. 4.A. Robin and J. de Lepinay. Electrochemical study of the anodic dissolution of Iron and Nickel in molten LiF- NaF-KF eutectic at 600 °C using convolutional voltam metry //Electrochimica Acta. 1992, v. 37 N13, p. 2433–2436. КОРОЗІЯ ОПРОМІНЕНИХ Ni-Mo-СПЛАВІВ В РОЗПЛАВІ ФТОРИДІВ НАТРІЮ ТА ЦИРКОНІЮ В.М. Ажажа, О.О. Андрійко, О.С. Бакай, С.В. Волков, С.В. Дев’яткін, A.М. Довбня, С.Д. Лавриненко, А.О. Омельчук, Б.М. Широков _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 134-139. 139 Методами циклічної вольтамперометрії, рентгенофазового, мікроскопічного аналізів, а також металографії досліджена корозія нікель-молібденових сплавів та компонентів, які входять до їхнього складу, в розплавленій евтектичній суміші фтори дів натрію та цирконію. Досліджена залежність швидкості корозії зазначених сплавів від тривалості витримки в розплаві та опромінення пучком електронів на електронному прискорювачі. Показано, що збільшення тривалості контакту нікель-моліб денових сплавів з фторидним розплавом зменшує густину струму корозії, а опромінення – збільшує її в тим більшій мірі, чим більша енергія електронного пучка. Для сплавів даного складу характерна міжкристалітна корозія. CORROSION OF IRRADIATED Ni-Mo ALLOYS IN SODIUM AND ZIRCONIUM FLUORIDE MELTS V.M. Azhazha, А.А. Аndrjiko, А.S. Bakaj, S.V. Volkov, S.V. Devaytkin, А.N. Dovbnya, S.D. Lavrinenko, А.А. Omelchuk, B.M. Shirokov Electrochemical corrosion of Ni-Mo alloys and alloy additions in sodium and zirconium fluoride melts has been investigated using cyclic voltammetry, X-ray analysis and SEM. Influence of radiation and the time of contact with melt on corrosion rate was investigated. Contact with melts passivates and irradiation activates of Ni-Mo alloys surface. The pitting dissolution in melts is characteristic for this alloys. _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 134-139. 140
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80406
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1562-6016
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T16:46:09Z
publishDate	2005
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format	dspace
spelling	Ажажа, В.М. Андрийко, А.А. Бакай, А.С. Волков, С.В. Девяткин, С.В. Довбня, А.Н. Лавриненко, С.Д. Омельчук, А.А. Широков, Б.М. 2015-04-17T16:55:35Z 2015-04-17T16:55:35Z 2005 Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония / В.М. Ажажа, А.А. Андрийко, А.С. Бакай, С.В. Волков, С.В. Девяткин, А.Н. Довбня, С.Д. Лавриненко, А.А. Омельчук, Б.М. Широков // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С.134-139. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80406 66.087.3 Методами циклической вольтамперометрии, рентгенофазового, микроскопического анализов, а также металлографии изучена коррозия никель-молибденовых сплавов и их составляющих компонентов в расплавленной эвтектической смеси фторидов натрия и циркония. Исследована зависимость скорости коррозии никель-молибденовых сплавов в расплавленных фторидах от времени выдержки в расплаве и облучения пучком электронов на электронном ускорителе. Показано, что увеличение времени контакта никель-молибденовых сплавов с фторидным расплавом уменьшает плотность тока коррозии, а облучение – увеличивает ее в тем большей мере, чем больше энергия электронного пучка. Для сплавов данного состава характерна межкристаллитная коррозия. Методами циклічної вольтамперометрії, рентгенофазового, мікроскопічного аналізів, а також металографії досліджена корозія нікель-молібденових сплавів та компонентів, які входять до їхнього складу, в розплавленій евтектичній суміші фторидів натрію та цирконію. Досліджена залежність швидкості корозії зазначених сплавів від тривалості витримки в розплаві та опромінення пучком електронів на електронному прискорювачі. Показано, що збільшення тривалості контакту нікель-молібденових сплавів з фторидним розплавом зменшує густину струму корозії, а опромінення – збільшує її в тим більшій мірі, чим більша енергія електронного пучка. Для сплавів даного складу характерна міжкристалітна корозія. Electrochemical corrosion of Ni-Mo alloys and alloy additions in sodium and zirconium fluoride melts has been investigated using cyclic voltammetry, X-ray analysis and SEM. Influence of radiation and the time of contact with melt on corrosion rate was investigated. Contact with melts passivates and irradiation activates of Ni-Mo alloys surface. The pitting dissolution in melts is characteristic for this alloys. Работа выполнена при поддержке гранта УНТЦ №294. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Материалы перспективных ядерных реакторов Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония Корозія опромінених Ni-Mo-сплавів в розплаві фторидів натрію та цирконію Corrosion of irradiated Ni-Mo alloys in sodium and zirconium fluoride melts Article published earlier
spellingShingle	Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония Ажажа, В.М. Андрийко, А.А. Бакай, А.С. Волков, С.В. Девяткин, С.В. Довбня, А.Н. Лавриненко, С.Д. Омельчук, А.А. Широков, Б.М. Материалы перспективных ядерных реакторов
title	Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония
title_alt	Корозія опромінених Ni-Mo-сплавів в розплаві фторидів натрію та цирконію Corrosion of irradiated Ni-Mo alloys in sodium and zirconium fluoride melts
title_full	Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония
title_fullStr	Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония
title_full_unstemmed	Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония
title_short	Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония
title_sort	коррозия облученных ni–mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония
topic	Материалы перспективных ядерных реакторов
topic_facet	Материалы перспективных ядерных реакторов
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80406
work_keys_str_mv	AT ažažavm korroziâoblučennyhnimosplavovvrasplaveftoridovnatriâicirkoniâ AT andriikoaa korroziâoblučennyhnimosplavovvrasplaveftoridovnatriâicirkoniâ AT bakaias korroziâoblučennyhnimosplavovvrasplaveftoridovnatriâicirkoniâ AT volkovsv korroziâoblučennyhnimosplavovvrasplaveftoridovnatriâicirkoniâ AT devâtkinsv korroziâoblučennyhnimosplavovvrasplaveftoridovnatriâicirkoniâ AT dovbnâan korroziâoblučennyhnimosplavovvrasplaveftoridovnatriâicirkoniâ AT lavrinenkosd korroziâoblučennyhnimosplavovvrasplaveftoridovnatriâicirkoniâ AT omelʹčukaa korroziâoblučennyhnimosplavovvrasplaveftoridovnatriâicirkoniâ AT širokovbm korroziâoblučennyhnimosplavovvrasplaveftoridovnatriâicirkoniâ AT ažažavm korozíâopromínenihnimosplavívvrozplavíftoridívnatríûtacirkoníû AT andriikoaa korozíâopromínenihnimosplavívvrozplavíftoridívnatríûtacirkoníû AT bakaias korozíâopromínenihnimosplavívvrozplavíftoridívnatríûtacirkoníû AT volkovsv korozíâopromínenihnimosplavívvrozplavíftoridívnatríûtacirkoníû AT devâtkinsv korozíâopromínenihnimosplavívvrozplavíftoridívnatríûtacirkoníû AT dovbnâan korozíâopromínenihnimosplavívvrozplavíftoridívnatríûtacirkoníû AT lavrinenkosd korozíâopromínenihnimosplavívvrozplavíftoridívnatríûtacirkoníû AT omelʹčukaa korozíâopromínenihnimosplavívvrozplavíftoridívnatríûtacirkoníû AT širokovbm korozíâopromínenihnimosplavívvrozplavíftoridívnatríûtacirkoníû AT ažažavm corrosionofirradiatednimoalloysinsodiumandzirconiumfluoridemelts AT andriikoaa corrosionofirradiatednimoalloysinsodiumandzirconiumfluoridemelts AT bakaias corrosionofirradiatednimoalloysinsodiumandzirconiumfluoridemelts AT volkovsv corrosionofirradiatednimoalloysinsodiumandzirconiumfluoridemelts AT devâtkinsv corrosionofirradiatednimoalloysinsodiumandzirconiumfluoridemelts AT dovbnâan corrosionofirradiatednimoalloysinsodiumandzirconiumfluoridemelts AT lavrinenkosd corrosionofirradiatednimoalloysinsodiumandzirconiumfluoridemelts AT omelʹčukaa corrosionofirradiatednimoalloysinsodiumandzirconiumfluoridemelts AT širokovbm corrosionofirradiatednimoalloysinsodiumandzirconiumfluoridemelts

Коррозия облученных Ni–Mo-сплавов в расплаве фторидов натрия и циркония

Institution

Similar Items