Влияние электронной структуры легирующих добавок на коррозионную стойкость циркониевых сплавов

Abstract

Приведены результаты исследования структуры и фазового состава поверхности железосодержащих сплавов на основе циркония после термомеханической обработки и коррозионных испытаний в воде высоких параметров. Термомеханическая обработка с финишным изохронным отжигом в диапазоне температур 570 1070 К приводит к повышению концентрации интерметаллических фаз в поверхностном слое сплавов толщиной до 0,3 мкм. Повышение концентрации фаз зависит от состава сплавов. Увеличение содержания ниобия от 0,5% до 2,5% в тройном сплаве Zr+0,31%Fe+0,5%Nb приводит к двукратному снижению концентрации интерметаллических фаз в поверхностном слое. Коррозия циркониевых сплавов в воде высоких параметров приводит к формированию гетерофазной оксидной пленки, содержащей железо в составе, как оксидных аморфных фаз, так и в составе интерметаллидов. Влияние электронной структуры примесей в цирконии проявляется в корреляции зависимостей коррозионной стойкости, атомного размера примесей, плотности состояний на уровне Ферми, энергии внедрения примесей и s–электронной плотности на ядрах 57Fe от электроотрицательности примесей по Мидеме. Investigations results of contained iron zirconium alloys surface structure and phase composition after thermal and mechanical treatment and corrosion in the high parameters water are presented. It is shown the thermal and mechanical treatment with final isochronous ageing in temperature range from 570 К to 1070 К leads to concentration growth of intermetallic phases in surface layers up to 0.3 μm depth. Concentration growth depends upon alloy composition. For example, Nb concentration increase from 0,5% to 2,5% in Zr+0.31%Fe+0.5%Nb alloy leads to twice decrease of intermetallic phases concentration in surface layer. Zirconium alloys corrosion in high parameters water leads to formation of heterogeneous phase oxide films which contained iron in oxide amorphous phases and in intermetallic phases. Effect of admixture electron structure appears as some dependences correlation such as admixtures atomic size, interstitial admixtures density of Fermi energy levels, 57Fe nuclei s-electron density with Miedema’s electronegativity.