RU2669261C1 - Corrosive-resistant material with high boron content - Google Patents
Corrosive-resistant material with high boron content Download PDFInfo
- Publication number
- RU2669261C1 RU2669261C1 RU2017136328A RU2017136328A RU2669261C1 RU 2669261 C1 RU2669261 C1 RU 2669261C1 RU 2017136328 A RU2017136328 A RU 2017136328A RU 2017136328 A RU2017136328 A RU 2017136328A RU 2669261 C1 RU2669261 C1 RU 2669261C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- boron
- iron
- zirconium
- titanium
- Prior art date
Links
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 31
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 10-22% Substances 0.000 description 1
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, прежде всего к коррозионностойким нейтронпоглощающим материалам для изготовления стеллажей уплотненного хранения топлива.The invention relates to the field of metallurgy, primarily to corrosion-resistant neutron-absorbing materials for the manufacture of shelves of compacted fuel storage.
Коррозионностойкие стали с высоким содержанием бора в настоящее время являются практически единственным конструкционным материалом для изготовления стеллажей уплотненного хранения ядерного топлива, благодаря высокой способности бора поглощать нейтронное излучение. Помимо способности поглощать нейтроны, материал должен обладать также хорошим комплексом антикоррозионных, механических свойств и технологичностью при обработке давлением. Однако, из-за большого количества в структуре хрупких боридов, сталь обладает низким уровнем пластичности, как при комнатной, так и при повышенных температурах. В связи с этим содержание бора в применяемых в настоящее время сталях ограничено 1,8 масс. % (сталь ЧС-82). В настоящем патенте представлен состав сплава, содержащего более 3% бора, а также дополнительно легированного хромом, титаном, цирконием, обеспечивающих высокий уровень технологической пластичности, коррозионной стойкости и механических свойств.Corrosion-resistant steels with a high boron content are currently almost the only structural material for the manufacture of compacted storage racks for nuclear fuel, due to the high ability of boron to absorb neutron radiation. In addition to the ability to absorb neutrons, the material must also have a good combination of anticorrosive, mechanical properties and manufacturability in pressure processing. However, due to the large amount of brittle borides in the structure, steel has a low level of ductility, both at room and at elevated temperatures. In this regard, the boron content in currently used steels is limited to 1.8 mass. % (steel ChS-82). This patent describes the composition of an alloy containing more than 3% boron, as well as additionally alloyed with chromium, titanium, zirconium, providing a high level of technological plasticity, corrosion resistance and mechanical properties.
В патенте GB 1199030 (опубл. 19.12.1967) предлагается сплав для использования в качестве поглощающего материала в ядерном реакторе. Производится путем включения в состав аустенитной хромоникелевой стали с содержанием хрома по меньшей мере 30% и бора до 2%. Сплав может быть получен путем вакуумной плавки аустенитной стали с добавлением Ti и Al, а затем бора. Сплав имеет следующий состав: Cr 36-38%, Ni 6-8%, изотоп В10 2%, С 0,05%, Al 0,2%, Fe - остальное. Недостатком данного изобретения является большое количество хрома и никеля и, как следствие, высокая стоимость и низкая технологическая пластичность.GB 1199030 (publ. 12/19/1967) proposes an alloy for use as an absorbing material in a nuclear reactor. It is produced by incorporating austenitic chromium-nickel steel with a chromium content of at least 30% and boron up to 2%. The alloy can be obtained by vacuum melting austenitic steel with the addition of Ti and Al, and then boron. The alloy has the following composition: Cr 36-38%, Ni 6-8%,
В патенте JPH 06192792 (опубл. 07.12.1994) описывается производство нержавеющей стали, имеющей более высокую способность к поглощению нейтронов, чем у обычной борсодержащей нержавеющей стали, превосходную коррозионную стойкость, хорошую обрабатываемость при горячей прокатке, и возможность использования для нейтронного экранирования. Борсодержащая нержавеющая сталь имеет следующий состав: по весу, ≤0,02% С, ≤0,5% Si, ≤2% Mn, 10-22%, Ni, 18-26% Сr, ≤3,0% В, ≤0,1% Mg, ≤0,5% Al, 0,05-1,0% Gd и/или 0,1-5%, по отдельности или в совокупности, из одного или более элементов Ti, Zr и Nb, ≤1% каждого из одного или более элементов Cd, Sm, Eu, и/или 0,1-5% по отдельности или в совокупности из одного или более элементов Mo, W и V, остальное Fe. Недостатком данного изобретения является большая концентрация дорогостоящего никеля, а также содержание бора в ней менее 3%, что ограничивает ее применение для хранения более обогащенных видов топлива.JPH 06192792 (publ. 07.12.1994) describes the production of stainless steel having a higher neutron absorption capacity than conventional boron-containing stainless steel, excellent corrosion resistance, good workability during hot rolling, and the possibility of use for neutron shielding. Boron-containing stainless steel has the following composition: by weight, ≤0.02% C, ≤0.5% Si, ≤2% Mn, 10-22%, Ni, 18-26% Cr, ≤3.0% B, ≤ 0.1% Mg, ≤0.5% Al, 0.05-1.0% Gd and / or 0.1-5%, individually or in combination, from one or more elements of Ti, Zr and Nb, ≤ 1% of each of one or more elements of Cd, Sm, Eu, and / or 0.1-5% individually or in combination of one or more elements of Mo, W and V, the rest is Fe. The disadvantage of this invention is the high concentration of expensive nickel, as well as its boron content of less than 3%, which limits its use for storing more enriched fuels.
В патенте JPH 0499806 (опубл. 31.03.1992) рассматривается вопрос получения борсодержащей аустенитной нержавеющей стали для транспортировки и хранения отработанного ядерного топлива из порошка быстрого затвердевшей борсодержащей аустенитной нержавеющей стали, а также сталей SUS304 или SUS316. Распыленный порошок (% по массе: 0,3-3,0% В, ≤0,08% С, 0,01-2,0% Si, ≤2,0% Mn, 16.0-20.0% Cr, 8.0-15.0% Ni, ≤0,2% H, остальное Fe) закладывается между пластинами сталей SUS304 (L) или SUS316 (L), имеющих толщину 2-50 мм для изготовления стального сляба горячей экструзией. Эта горячекатаная и борсодержащая аустенитная нержавеющая стальная пластина, имеет отличную коррозионную стойкость и технологическую обрабатываемость. Недостатком данного изобретения является сложность и высокая стоимость производства из-за наличия процедур распыления порошка и последующей экструзии.JPH 0499806 (published March 31, 1992) discusses the production of boron-containing austenitic stainless steel for transporting and storing spent nuclear fuel from the powder of quickly hardened boron-containing austenitic stainless steel, as well as SUS304 or SUS316. Atomized powder (% by mass: 0.3-3.0% V, ≤0.08% C, 0.01-2.0% Si, ≤2.0% Mn, 16.0-20.0% Cr, 8.0-15.0 % Ni, ≤0.2% H, the rest Fe) is laid between the plates of SUS304 (L) or SUS316 (L) steels having a thickness of 2-50 mm for the manufacture of a steel slab by hot extrusion. This hot rolled and boron-containing austenitic stainless steel plate has excellent corrosion resistance and processability. The disadvantage of this invention is the complexity and high cost of production due to the presence of powder spraying procedures and subsequent extrusion.
В патенте GB 1244876 (опубл. 02.09.1971) рассматривается нержавеющая сталь, которая защищает от ядерного излучения и имеет следующий состав: по массе, С <0,1%, Cr 20-30%, Ni <5%, Mn <3%, Si <2%, В 0,5-6%, Fe - остальное. Недостатком представленного изобретения является низкая технологическая пластичность стали и возможность изготовления из нее только отливок.GB 1244876 (publ. 09/02/1971) describes stainless steel that protects against nuclear radiation and has the following composition: by mass, C <0.1%, Cr 20-30%, Ni <5%, Mn <3% , Si <2%, B 0.5-6%, Fe - the rest. The disadvantage of the present invention is the low technological ductility of steel and the possibility of manufacturing from it only castings.
В патенте РФ №1122009 (опубл. 19.07.1983 г.) рассматривается коррозионностойкая сталь следующего состава: С 0,02-0,10; Si 0,10-0,80; Mn 0,10-0,50; Cr 13,0-16,0; В 1,0-2,0; V 0,05-0,35; Се 0,01-0,04; Al 0,15-0,8; Ti 2,0-4,0; Fe остальное. Недостатком данной стали является невозможность обеспечения безопасного хранения отработавшего ядерного топлива при содержании в нем урана U-235>5% из-за низкого содержания в ее составе бора.In the patent of the Russian Federation No. 1122009 (published on July 19, 1983), corrosion-resistant steel of the following composition is considered: C 0.02-0.10; Si 0.10-0.80; Mn 0.10-0.50; Cr 13.0-16.0; B 1.0-2.0; V 0.05-0.35; Ce 0.01-0.04; Al 0.15-0.8; Ti 2.0-4.0; Fe the rest. The disadvantage of this steel is the impossibility of ensuring safe storage of spent nuclear fuel with a U-235> 5% uranium content due to the low content of boron in its composition.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сталь следующего состава: С 0,021-0,10, Si 0,10-0,80, Mn 0,10-0,50, Cr 13,0-16,0, В 2,01-3,5, V 0,05-0,35, Се 0,01-0,04, Al 0,15-0,8, Ti 4,02-10,0, Fe - остальное из патента RU 2399691 (опубл. 20.09.2010). За счет повышенного содержания бора у стали повышается нейтроннопоглощающая способность и обеспечивается возможность ее использования в средствах транспортировки и хранения топлива с обеспечением ядерной безопасности в условиях нормальной эксплуатации и в аварийных ситуациях. Отличием предлагаемого изобретения является наличие в составе сплава циркония, обеспечивающего более высокий уровень технологической пластичности при горячей обработке давлением, а также повышенные механические свойства.Closest to the proposed invention is steel of the following composition: C 0.021-0.10, Si 0.10-0.80, Mn 0.10-0.50, Cr 13.0-16.0, B 2.01-3 5, V 0.05-0.35, Ce 0.01-0.04, Al 0.15-0.8, Ti 4.02-10.0, Fe - the rest from patent RU 2399691 (publ. 20.09 .2010). Due to the increased boron content in steel, the neutron absorption capacity is increased and the possibility of its use in means of transportation and storage of fuel with nuclear safety in normal operation and in emergency situations is ensured. The difference of the invention is the presence in the composition of the zirconium alloy, which provides a higher level of technological plasticity during hot processing, as well as increased mechanical properties.
Техническим результатом данного изобретения является повышение нейтронпоглощающей способности коррозинностойкого сплава и, как следствие, возможность хранения более обогащенного топлива, при сохранении высокой технологической пластичности при горячей обработке давлением. Результат достигается за счет формирования структуры, состоящей из дисперсных боридов, благодаря следующему химическому составу материала (масс. %): С ≤0,05%, Mn 0,2-0,5%, Si 0,1-0,4%, Cr 15,0 -The technical result of this invention is to increase the neutron-absorbing ability of a corrosion-resistant alloy and, as a result, the ability to store more enriched fuel, while maintaining high technological plasticity during hot processing by pressure. The result is achieved due to the formation of a structure consisting of dispersed borides, due to the following chemical composition of the material (wt.%): C ≤0.05%, Mn 0.2-0.5%, Si 0.1-0.4%, Cr 15.0 -
-17,0%, В 3,0-3,3%, Ti 4,0-6,0%, Zr 4,0-6,0%. -17.0%, B 3.0-3.3%, Ti 4.0-6.0%, Zr 4.0-6.0%.
Описание чертежей.Description of the drawings.
Фиг. 1 - Микроструктура сплава Fe-17%Cr-6%Ti-4%Zr-3,3%B-0,2%Mn-0,2%Si-0,03%C в литом состоянииFIG. 1 - Microstructure of alloy Fe-17% Cr-6% Ti-4% Zr-3.3% B-0.2% Mn-0.2% Si-0.03% C in molten state
Фиг. 2 - Дифрактограмма сплава Fe-17%Cr-6%Ti-4%Zr-3,3%B-0,2%Mn-0,2%Si-0,03%C в литом состоянииFIG. 2 - Diffraction pattern of the alloy Fe-17% Cr-6% Ti-4% Zr-3.3% B-0.2% Mn-0.2% Si-0.03% C in the cast state
Фиг. 3 - Микроструктура сплава Fe-15%Cr-4%Ti-6%Zr-3%B-0,3%Mn-0,1%Si-0,05%С в литом состоянииFIG. 3 - Microstructure of the alloy Fe-15% Cr-4% Ti-6% Zr-3% B-0.3% Mn-0.1% Si-0.05% C in molten state
Фиг. 4 - Дифрактограмма сплава Fe-15%Cr-4%Ti-6%Zr-3%B-0,3%Mn-0,1%Si-0,05%C в литом состоянииFIG. 4 - X-ray diffraction pattern for Fe-15% Cr-4% Ti-6% Zr-3% B-0.3% Mn-0.1% Si-0.05% C alloy
Фиг. 5 - Микроструктура сплава Fe-15%Cr-8%Ti-2%Zr-3,1%B-0,3%Mn-0,2%Si-0,05%C в литом состоянииFIG. 5 - Microstructure of the alloy Fe-15% Cr-8% Ti-2% Zr-3.1% B-0.3% Mn-0.2% Si-0.05% C in the molten state
Фиг. 6 - Дифрактограмма сплава Fe-15%Cr-8%Ti-2%Zr-3,1%B-0,3%Mn-0,2%Si-0,05%C в литом состоянииFIG. 6 - Diffraction pattern of the alloy Fe-15% Cr-8% Ti-2% Zr-3.1% B-0.3% Mn-0.2% Si-0.05% C in the cast state
Фиг. 7 - Разрушение образца сплава Fe-15%Cr-8%Ti-2%Zr-3,1%B-0,3%Mn-0,2%Si-0,05%C при деформации сжатием при температуре 1150°С и скорости деформации 1 с-1 FIG. 7 - Destruction of an alloy sample Fe-15% Cr-8% Ti-2% Zr-3.1% B-0.3% Mn-0.2% Si-0.05% C during deformation by compression at a temperature of 1150 ° C and strain rate 1 s -1
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Сплав следующего состава (масс. %): С 0-0,05%, Mn 0,2-0,5%, Si 0,1-0,4%, Cr 15,0-17,0%, В 3,0-3,3%, Ti 4,0-6,0%, Zr 4,0-6,0%, получен путем сплавления чистых шихтовых материалов и лигатуры ферробор ФБ17 в аргонно-дуговой печи на медном водоохлаждаемом поде. Разливку расплава осуществляют путем гравитационного литья в массивную медную изложницу. Исследование структуры сплавов проводят с использованием рентгеноструктурного анализа на образцах, вырезанных из поперечного сечения отливок, а также методом сканирующей электронной микроскопии. Определение пластичности при горячей обработке давлением осуществляют на комплексе физического моделирования Gleeble 3800 при температурах 1050-1150°С и скоростях деформации 0,1-10 с-1.The alloy of the following composition (wt.%): C 0-0.05%, Mn 0.2-0.5%, Si 0.1-0.4%, Cr 15.0-17.0%,
Пример 1.Example 1
Сплав состава Fe-17%Cr-6%Ti-4%Zr-3,3%B-0,2%Mn-0,2%Si-0,03%C был получен следующим образом:The alloy composition Fe-17% Cr-6% Ti-4% Zr-3.3% B-0.2% Mn-0.2% Si-0.03% C was obtained as follows:
Для приготовления сплава использовались чистые металлы: железо, хром, цирконий, титан чистотой 99,9%, а также лигатура ферробор ФБ17, содержащая 17 масс. % бора, а также примеси марганца, кремния и углерода. Плавку вели в аргонно-дуговой печи на медном водоохлаждаемом поде. Разливку осуществляли в массивную медную изложницу с диаметром 12,7 мм.To prepare the alloy, pure metals were used: iron, chromium, zirconium, titanium with a purity of 99.9%, as well as ligature ferroboron FB17, containing 17 mass. % boron, as well as impurities of manganese, silicon and carbon. Melting was conducted in an argon-arc furnace on a copper water-cooled hearth. Casting was carried out in a massive copper mold with a diameter of 12.7 mm.
Структуру образца сплава исследовали методом сканирующей электронной микроскопии (фиг. 1) и рентгеноструктурного анализа (фиг. 2). Структура сплава представляет собой ферритную матрицу с распределенными в ней дисперсными боридами титана, циркония и боридом (Fe,Cr)2B.The structure of the alloy sample was investigated by scanning electron microscopy (Fig. 1) and X-ray diffraction analysis (Fig. 2). The alloy structure is a ferrite matrix with dispersed borides of titanium, zirconium and boride (Fe, Cr) 2 B.
Анализ результатов механических испытаний на комплексе физического моделирования термомеханических процессов, а также внешнего вида образцов после испытаний показал отсутствие признаков разрушения при температурах испытания 1050, 1100 и 1150°С и скоростях деформации 0,1, 1 и 10 с-1, и как следствие хорошую технологическую пластичность в широком интервале температур и скоростей деформации.Analysis of the results of mechanical tests on a complex of physical modeling of thermomechanical processes, as well as the appearance of samples after testing, showed no signs of fracture at test temperatures of 1050, 1100 and 1150 ° C and strain rates of 0.1, 1 and 10 s -1 , and as a result, good technological plasticity in a wide range of temperatures and strain rates.
Пример 2.Example 2
Сплав состава Fe-15%Cr-4%Ti-6%Zr-3%B-0,3%Mn-0,1%Si-0,05%C был получен следующим образом:The alloy composition Fe-15% Cr-4% Ti-6% Zr-3% B-0.3% Mn-0.1% Si-0.05% C was obtained as follows:
Для приготовления сплава использовались чистые металлы: железо, хром, цирконий, титан чистотой 99,9%, а также лигатура ферробор ФБ17, содержащая 17 масс. % бора и примеси марганца, кремния и углерода. Плавку вели в аргонно-дуговой печи на медном водоохлаждаемом поде Разливку осуществляли в массивную медную изложницу с диаметром 12,7 мм.To prepare the alloy, pure metals were used: iron, chromium, zirconium, titanium with a purity of 99.9%, as well as ligature ferroboron FB17, containing 17 mass. % boron and impurities of manganese, silicon and carbon. Melting was carried out in an argon-arc furnace on a copper water-cooled hearth. The casting was carried out in a massive copper mold with a diameter of 12.7 mm.
Структуру образца сплава исследовали методом сканирующей электронной микроскопии (фиг. 3) и рентгеноструктурного анализа (фиг. 4). Структура сплава представляет собой ферритную матрицу с распределенными в ней дисперсными боридами титана, циркония и боридом (Fe,Cr)2B.The structure of the alloy sample was investigated by scanning electron microscopy (Fig. 3) and X-ray diffraction analysis (Fig. 4). The alloy structure is a ferrite matrix with dispersed borides of titanium, zirconium and boride (Fe, Cr) 2 B.
Анализ результатов механических испытаний на комплексе физического моделирования термомеханических процессов, а также внешнего вида образцов после испытаний показал отсутствие признаков разрушения при температурах испытания 1050, 1100 и 1150°С и скоростях деформации 0,1, 1 и 10 с-1, и как следствие хорошую технологическую пластичность в широком интервале температур и скоростей деформации.Analysis of the results of mechanical tests on a complex of physical modeling of thermomechanical processes, as well as the appearance of samples after testing, showed no signs of fracture at test temperatures of 1050, 1100 and 1150 ° C and strain rates of 0.1, 1 and 10 s -1 , and as a result, good technological plasticity in a wide range of temperatures and strain rates.
Пример 3.Example 3
Сплав состава Fe-15%Cr-8%Ti-2%Zr-3,1%B-0,3%Mn-0,2%Si-0,05%C был получен следующим образом:The alloy composition Fe-15% Cr-8% Ti-2% Zr-3.1% B-0.3% Mn-0.2% Si-0.05% C was obtained as follows:
Для приготовления сплава использовались чистые металлы: железо, хром, цирконий, титан чистотой 99,9%, а также лигатура ферробор ФБ17, содержащая 17 масс. % бора и примеси марганца, кремния, углерода. Плавку вели в аргонно-дуговой печи на медном водоохлаждаемом поде Разливку осуществляли в массивную медную изложницу с диаметром 12,7 мм.To prepare the alloy, pure metals were used: iron, chromium, zirconium, titanium with a purity of 99.9%, as well as ligature ferroboron FB17, containing 17 mass. % boron and impurities of manganese, silicon, carbon. Melting was carried out in an argon-arc furnace on a copper water-cooled hearth. The casting was carried out in a massive copper mold with a diameter of 12.7 mm.
Структуру образца сплава исследовали методом сканирующей электронной микроскопии (фиг. 5) и рентгеноструктурного анализа (фиг. 6). Структура сплава представляет собой ферритную матрицу с распределенными в ней дисперсными боридами титана, циркония и боридом (Fe,Cr)2B. Кроме того в структуре присутствуют также крупные иглообразные первичные кристаллы (Fe,Cr)2B (фиг. 5).The structure of the alloy sample was investigated by scanning electron microscopy (Fig. 5) and X-ray diffraction analysis (Fig. 6). The alloy structure is a ferrite matrix with dispersed borides of titanium, zirconium and boride (Fe, Cr) 2 B distributed in it. In addition, large needle-like primary crystals (Fe, Cr) 2 B are also present in the structure (Fig. 5).
Анализ результатов механических испытаний на комплексе физического моделирования термомеханических процессов, а также внешнего вида образцов после испытаний показал наличие трещин на образцах (фиг. 7) после испытания при температурах испытания 1050, 1100 и 1150°С и скоростях деформации 1 и 10 с-1. Наличие признаков разрушения свидетельствует о низкой технологической пластичности при содержании циркония в сплаве менее 4 масс. % из-за образования крупных иглообразных первичных кристаллов (Fe,Cr)2B.Analysis of the results of mechanical tests on a complex of physical modeling of thermomechanical processes, as well as the appearance of the samples after testing showed the presence of cracks in the samples (Fig. 7) after testing at test temperatures of 1050, 1100 and 1150 ° C and strain rates of 1 and 10 s -1 . The presence of signs of destruction indicates a low technological plasticity with a zirconium content in the alloy of less than 4 mass. % due to the formation of large needle-shaped primary crystals (Fe, Cr) 2 B.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136328A RU2669261C1 (en) | 2017-10-16 | 2017-10-16 | Corrosive-resistant material with high boron content |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136328A RU2669261C1 (en) | 2017-10-16 | 2017-10-16 | Corrosive-resistant material with high boron content |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2669261C1 true RU2669261C1 (en) | 2018-10-09 |
Family
ID=63798317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017136328A RU2669261C1 (en) | 2017-10-16 | 2017-10-16 | Corrosive-resistant material with high boron content |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2669261C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115050501A (en) * | 2022-04-20 | 2022-09-13 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | Zirconium gadolinium alloy with concentrated nitric acid corrosion resistance and neutron shielding effect |
| CN117127100A (en) * | 2023-07-17 | 2023-11-28 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | A kind of neutron absorbing material blank for spent fuel storage and its preparation method |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5534636A (en) * | 1978-08-30 | 1980-03-11 | Hitachi Metals Ltd | Boron-containing austenitic stainless steel with superior hot workability for nuclear reactor |
| JPS62222049A (en) * | 1986-03-24 | 1987-09-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | B-containing stainless steel excellent in corrosion resistance |
| JPH06192792A (en) * | 1992-10-30 | 1994-07-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Boron-containing stainless steel with high corrosion resistance |
| SU1122009A1 (en) * | 1983-07-19 | 1996-12-10 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Corrosion-resistant steel |
| RU2399691C1 (en) * | 2009-05-22 | 2010-09-20 | Александр Иванович Осадчий | Neutron-absorbing steel |
| RU2420600C1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-06-10 | Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" | Extra thin-wall tube from austenite boron-containing steel for cover of fuel element, and method for its manufacture |
| RU2434969C1 (en) * | 2011-03-18 | 2011-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Corrosion resistant steel with increased neutron absorptivity |
| RU2519064C1 (en) * | 2013-01-22 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологии энергетического машиностроения" (ООО "ТЭМ") | Rust-resisting alloyed neutron-absorbing steel for production of hexagonal shell pipes for sealed storage of nuclear fuel in pumped pools and its transportation |
-
2017
- 2017-10-16 RU RU2017136328A patent/RU2669261C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5534636A (en) * | 1978-08-30 | 1980-03-11 | Hitachi Metals Ltd | Boron-containing austenitic stainless steel with superior hot workability for nuclear reactor |
| SU1122009A1 (en) * | 1983-07-19 | 1996-12-10 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Corrosion-resistant steel |
| JPS62222049A (en) * | 1986-03-24 | 1987-09-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | B-containing stainless steel excellent in corrosion resistance |
| JPH06192792A (en) * | 1992-10-30 | 1994-07-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Boron-containing stainless steel with high corrosion resistance |
| RU2399691C1 (en) * | 2009-05-22 | 2010-09-20 | Александр Иванович Осадчий | Neutron-absorbing steel |
| RU2420600C1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-06-10 | Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" | Extra thin-wall tube from austenite boron-containing steel for cover of fuel element, and method for its manufacture |
| RU2434969C1 (en) * | 2011-03-18 | 2011-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Corrosion resistant steel with increased neutron absorptivity |
| RU2519064C1 (en) * | 2013-01-22 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологии энергетического машиностроения" (ООО "ТЭМ") | Rust-resisting alloyed neutron-absorbing steel for production of hexagonal shell pipes for sealed storage of nuclear fuel in pumped pools and its transportation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115050501A (en) * | 2022-04-20 | 2022-09-13 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | Zirconium gadolinium alloy with concentrated nitric acid corrosion resistance and neutron shielding effect |
| CN117127100A (en) * | 2023-07-17 | 2023-11-28 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | A kind of neutron absorbing material blank for spent fuel storage and its preparation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kimura et al. | High burnup fuel cladding materials R&D for advanced nuclear systems: nano-sized oxide dispersion strengthening steels | |
| Kim et al. | Development of alumina-forming duplex stainless steels as accident-tolerant fuel cladding materials for light water reactors | |
| CN108779535A (en) | High temperature, radiation hardness ferrite-martensite steel | |
| Choi et al. | Fabrication of Gd containing duplex stainless steel sheet for neutron absorbing structural materials | |
| CN106086692B (en) | Reactor spentnuclear fuel storing special steel base alloy material and preparation method thereof | |
| CN108779538A (en) | High-strength Fe-Cr-Ni-Al multiphase stainless steel and its manufacturing method | |
| CN111826583B (en) | High-corrosion-resistance boron stainless steel material and preparation method and application thereof | |
| WO2016039679A1 (en) | A steel for a lead cooled reactor | |
| RU2669261C1 (en) | Corrosive-resistant material with high boron content | |
| CN110396624B (en) | Boron-rich nickel-tungsten-based alloy material for nuclear shielding and preparation method thereof | |
| CN110273098B (en) | Nuclear shielding austenitic stainless steel alloy material and preparation method thereof | |
| He | On the structure-property correlation and the evolution of nanofeatures in 12-13.5% Cr oxide dispersion strengthened ferritic steels | |
| CN111621702B (en) | Nuclear grade stainless steel for high-level waste glass solidification container | |
| CN108026620A (en) | Dispersion strengthened austenitic system stainless steel steel, the manufacture method of the stainless steel steel and the manufacture thing that is formed by the stainless steel steel | |
| CN110373573B (en) | Gadolinium-rich nickel-tungsten-based alloy material for nuclear shielding and preparation method thereof | |
| Latha et al. | Effect of P and Si on creep induced precipitation in 20% CW Ti-modified 14Cr-15Ni stainless steel fast reactor clad | |
| CN115478220A (en) | Ferrite/martensite heat-resistant steel for lead-bismuth pile and preparation method thereof | |
| CN114574747B (en) | Low-activation anti-irradiation and corrosion-resistant high-entropy alloy for nuclear reactor and preparation method thereof | |
| Zhang et al. | Effect of the combined addition of Y and Ti on the second phase and mechanical properties of China low-activation martensitic steel | |
| EP1149180B1 (en) | Zirconium based alloy and component in a nuclear energy plant | |
| CN115449668A (en) | A kind of preparation method of dysprosium-rich nickel-based alloy used for nuclear shielding material | |
| RU2434969C1 (en) | Corrosion resistant steel with increased neutron absorptivity | |
| Schmidt et al. | Review of the Development and Testing of a New Family of Boron and Gadolinium-bearing Dual Thermal Neutron Absorbing Alloys-13026 | |
| RU2325459C2 (en) | Chromium low-doped corrosion-resistant and radiation-resistant steel | |
| Broussard et al. | Chemical interaction and compatibility of uranium mononitride and alumina forming austenitic stainless steel |