Effect of Cooling Rate and Annealing Temperature on Corrosion and Microstructure of Zircaloy-4 and Zr-2.5Nb Alloy

Zircaloy-4와 Zr-2.5Nb 합금의 부식과 미세조직에 미치는 냉각속도와 소둔온도의 영향

  • Jeong, Yong-Hwan (Department of New Cladding Materials, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Jeong, Yeon-Ho (Department of New Cladding Materials, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Kim, Hyeon-Gil (Dept. of Materials Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Wee, Myung-Yong (Dept. of Materials Engineering, Chungbuk National University)
  • 정용환 (한국원자력연구소 핵연료피복관개발팀) ;
  • 정연호 (한국원자력연구소 핵연료피복관개발팀) ;
  • 김현길 (충북대학교 재료공학과) ;
  • 위명용 (충북대학교 재료공학과)
  • Published : 1998.11.01

Abstract

To investigate the effect of cooling rate and annealing temperature on the corrosion of Zircaloy-4 and Zr-2. 5Nb alloys, autoclave corrosion tests were performed at $500^{\circ}C$ for the specimens prepared by various heat treatments. The specimens were heat-treated at $1050^{\circ}C$ for 30 minutes and cooled by ice-brine quenching, water quenching, oil quenching, air cooling, and furnace cooling. To investigate the effect of annealing temperature, the specimens were annealed at $\alpha$, ($\alpha$+$\beta$)-, and $\beta$-temperatures. It was observed from the $500^{\circ}C$ corrosion test that nodular corrosion occurred on the Zircaloy-4 alloy but did not occur on the Zr-2.5Nb alloy. The corrosion resistance of Zircaloy-4 increased with increasing the cooling rate. On the other hand, the corrosion resistance of Zr-2.5Nb decreased with increasing the cooling rate and the annealing temperature. It is suggested that corrosion resistance of Zircaloy-4 would be controlled by the distribution of Fe and Cr element in the matrix and precipitates, while that of Zr-2.5Nb alloy the niobium concentration and $\beta_{-Nb}$ phase.

Zircaloy-4와 Zr-2.5Nb 합금의 부식에 미치는 냉각속도와 소둔온도의영향을 조사하기 위해서 여러 가지 방법으로 열처리된 시편에 대해서 autoclave 부식시험을 실시하였다. 냉각속도의 영향을 조사하기 위해서 시편을 $1050^{\circ}C$에서 30분 가열 후 염빙수냉, 수냉, 유냉, 공냉, 노냉의 방법에 의해 열처리하였으며, 소둔온도의 영향을 조사하기 위해서 $\alpha$온도, $\alpha$+$\beta$온도, $\beta$온도구역에서 열처리하였다. $500^{\circ}C$부식시험 결과, Zircaloy-4합금에서는 nodule형 부식이 발생되는 반면에 Zr-2.5Nb 합금에서는 nodule형 부식이 발생되지 않았다. Zirfcaloy-4 합금에서는 nodule형 부식이 발생되는 반면에 Zr-2.5Nb 합금에서는 nodule형 부식이 발생되지 않았다. Zircaloy-4합금은 냉각속도가 빠를수록 내식성이 증가하는 반면에 Zr-2.5Nb합금은 냉각속도가 빠를수록 내식성이 감소하는 경향을 보였다. 또한 소둔온도가 증가할수록 Zr-2.5Nb 합금의 내식성은 감소하는 결과를 보였다. Zircaloy-4의 내식성은 Fe, Cr 원소의 기지내 분포와 석출물의 분포에 의해 지배를 받으며 Zr-2.5Nb 합금의 내식성은 기지조직내의 Nb 농도와 $\beta_{-Nb}$상에 의해 지배를 받는 것으로 사료된다.

Keywords

References

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