химический каталог




УРАНА СПЛАВЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

УРАНА СПЛАВЫ, сплавы на основе урана. Применяются главным образом в качестве ядерного топлива в тепловыделяющих элементах (твэлах). Использование чистого урана ограничено из-за плохих механические свойств. УРАНА СПЛАВЫ с., особенно подвергнутые термодинамически обработке, отличаются от чистого урана более высокими механические свойствами, что обусловлено образованием в них твердых растворов или интерметаллич. соединений с легирующими элементами.

Элементы, входящие в состав УРАНА СПЛАВЫ с., должны обладать ми-ним. величиной сечения захвата нейтронов, что позволяет уменьшать загрузку в реактор обогащенного урана. Особое внимание уделяется совместимости сплавов с материалом оболочки твэлов при рабочих температурах, а также их обрабатываемости.

УРАНА СПЛАВЫ с. условно делят на две группы. В первую входят сплавы с элементами, обладающими малой растворимостью в :и фазах урана (Al, Be, Fe, Si, Та, Cr и др.), во вторую - сплавы с элементами, обладающими большой растворимостью в фазе: Nb, Zr, Ti, Pu, Hf - полная взаимная растворимость, Mo, U, Re и др.- растворимость более 10 ат. %.


Диаграмма состояния системы U-Mo.

На рис. приведена, как наиб, характерная, диаграмма состояния системы U-Mo. Сплавы, содержащие до 33,3 ат. % Mo, в равновесном состоянии при нормальных условиях имеют структуру . При закалке в сплавах с относительно небольшим содержанием Mo образуется мар-тенситная структура пересыщенного твердого раствора на основе

фазы - - и -фазы; при закалке УРАНА СПЛАВЫ с. с относительно высоким содержанием Mo (более 12 ат. %) образуется структура на основе g-фазы -- и-фазы.

-Фаза (до 4,5 ат. % Mo) представляет собой пересыщенный твердый раствор на основе , в решетке которого параметр b последовательно уменьшается с увеличением содержания Mo. -Фаза (4,5-10 ат. % Mo) отличается от -фазы не большим моноклинным искажением ромбич. ячейки. Элементарная ячейка gS-фазы основана на удвоенной по всем направлениям объемноцентрированной кубич. ячейке g-U (а = 0,6884 нм для сплава с 12,4 ат. % Mo, пространственная группа Im3m, z= 16) и содержит 16 атомов в неупорядоченном состоянии, 8 из которых на ~ 0,001 нм смещены в направлениях осей третьего порядка. Структура g0-фазы для сплава с 10,5 ат. % Mo (а = 0,6960 нм, с = 0,6782 нм, пространственная группа I42m, z = 16) отличается от gS-фазы небольшим тетрагональным искажением ячейки; при этом величина смещения атомов возрастает до ~ 0,002 нм.

В зависимости от содержания Mo в сплаве происходит также изменение межатомных расстояний в структурах мета-стабильных фаз и соответствующее изменение твердости закаленных и отпущенных сплавов. Все эти изменения приводят к снижению твердости закаленных сплавов в области a:-фазы, несмотря на то, что легирование Mo увеличивает прочность сплава.

УРАНА СПЛАВЫ с. хорошо сохраняют механические прочность при повышенных температурах, отличаются коррозионной стойкостью в воде при высоких давлениях и температурах; изделия из них не изменяют форму и размеры при облучении и колебаниях температуры. Сплавы, содержащие до 10 ат. % Mo, после закалки из области g-фазы и послед, отпуска при 400-450 0C характеризуются высокой твердостью по Виккерсу (до 570 HV).

Наиб, высокими механические свойствами обладают трехкомпонентные (тройные) сплавы, легированные Mo и Nb, Mo и Zr, Mo и Ti, Nb и Zr. Тройные УРАНА СПЛАВЫ с. по прочности не уступают высокопрочным легированным сталям ( 1600 МПа, удлинение ). Большой практическое интерес в качестве ядерного топлива представляют сплавы U-Al и U-Si в виде соединений UAl3, U3Si и U3Si2; в сплав U-Al для стабилизации фазы UAl3 и предотвращения реакции UAl3 +AlUAl4 вводят до 3% Si. Эти сплавы хорошо удерживают газообразные продукты деления и имеют высокую радиационную стойкость.

В УРАНА СПЛАВЫ с. с актиноидами Np и Pu, наиб, близкими к U по электронной структуре и величине атомных радиусов, образуется непрерывный ряд твердых растворов на основе g-фазы U, а также широкие области твердых растворов на основе b- (до 26 ат. % Np и ~ 20 ат. % Pu) и a-фазы (до 43 ат. % Np и ~ 15 ат. % Pu). Сплавы U-Pu являются основой для так называемой смешанного ядерного топлива.

В качестве исходного материала для облучения в реакторах с целью производства Pu используют так называемой нормализованный уран - малолегированные сплавы U с содержанием (по массе) 0,04-0,12% Al, 0,02-0,04% Fe и 0,03-0,11% С либо 0,01-0,05% Fe и 0,01-0,03% Si; такие сплавы обладают мелкозернистой структурой и повышенными, по сравнению с нелегированным U, механические свойствами.

УРАНА СПЛАВЫ с. получают главным образом путем совместного плавления компонентов в вакуумных индукционных или дуговых печах, а также методом электроннолучевой плавки. Из УРАНА СПЛАВЫ с. методом литья или обработки давлением изготавливают тепловыделя ющие элементы, детали контейнеров для хранения радиоактивных источников, некоторые детали самолетов (гироскопы, лопатки турбин, балансиры), наконечники бронебойных снарядов; применяют их также в качестве защиты от излучения ядерных реакторов.

Литература: Сокурский Ю.Н., Стерлин Я.M., Федорченко В.П., Уран и его сплавы. M., 1971; Вопросы атомной науки и техники, сер. Материаловедение и новые материалы, под ред. H. T. Чеботарева, в. 3, M., 1990; Кац Дж., Сиборг Г., Морес Л., Химия актиноидов, пер. с англ., т. 1, M., 1991. H. T. Чеботарев.


Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
железобетонные изделия жби
стеллажи металлические для дома
стул ивар купить
концерт бумажный брак в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(17.08.2017)