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Corduroy contrast observations in neutron-irradiated zirconium and zircaloy

1975; Elsevier BV; Volume: 55; Issue: 1 Linguagem: Francês

10.1016/0022-3115(75)90133-6

1873-4820

William L. Bell,

Nuclear reactor physics and engineering

Observations of a particular as-irradiated microstructure are reported for Zircaloy and zirconium after neutron fluences of 2 to 25 × 1020 n/cm2 at temperatures of 523 to 608 K. Because of the ribbed appearance of the electron microscope images, the term ‘corduroy’ is used to describe the general microstructures encountered. Corduroy is a bulk microstructural feature (of irradiated crystals) with well-defined crystallographic properties. The rows of the corduroy are aligned parallel to traces of basal planes and the structure of corduroy is associated with a displacement vector of the type , where n ≠ 0. Corduroy is analyzed as being composed of small crystal regions misoriented from each other by small amounts so as to periodically vary the Bragg position of the diffracting planes between two extremes. Corduroy does not represent alignment of the common radiation damage clusters, but may be superposed upon these. Annealing experiments have eliminated the corduroy structure while causing the damage clusters to grow into resolvable loops. Corduroy does not appear to be strongly affected by fluence between 2 and 25 × 1020 n/cm2 but is sensitive to irradiation temperature. Les observations d'une microstructure particulière après irradiation sont signalées dans le cas du zirconium et du Zircaloy irradiés sous une fluence neutronique de 2 à 25 × 1020 n/cm2 aux températures de 523 à 608K. En raison de l'apparence rubannée des images de microscopie électronique, le terme ‘corduroy’ (Velours à côtes) a été utilisé pour décrire les microstructures observées. La structure à ‘côtes de velours’ est une caractéristique globale de la microstructure des cristaux irradiés qui s'accompagne de propriétés cristallographiques définies. Les alignements de côtes sont alignés parallèlement aux traces des plans de base et la structure en ‘côtes de velours’ est associée à un vecteur de déplacement du type (110n) où n ≠ 0. La structure en côtes de velours est analysée comme étant composée de régions à petits cristaux désorientées l'une par rapport à l'autre de petites quantités de telle sorte que la position de Bragg des plans diffractants varie périodiquement entre deux extrêmes. La structure en côtes de velours ne représente pas un alignement des amas usuels de dommages structuraux dus a l'irradiation, mais peut être superposée à ceux-ci. Des expériences de recuit ont éliminé la structure en côtes de velours tandis que les amas de dommages structuraux dus á l'irradiation tendent à se développer pour former des boucles résolubles au microscope électronique. La structure en côtes de velours n'apparaît pas être fortement affectée par des fluences comprises entre 2 et 25 × 1020 n/cm2 mais par contre est sensible à la température d'irradiation. In Zircaloy und Zirkon wird ein besonderes Gefüge beobachtet, das durch Bestrahlung mit einer Neutronendosis zwischen 2 und 25 × 1020 n/cm2 bei Temperaturen zwischen 523 und 608 K entsteht. Wegen des gerippten Aussehens der elektronenmikroskopischen Bilder wird die Bezeichnung ‘Cord” zur Beschreibung des allgemein auftretenden Gefüges verwendet. “Cord” ist ein Hauptmerkmal im Gefüge bestrahlter Kristalle mit genau definierten kristallographischen Eigenschaften. Die Rippen des ‘Cords' sind parallel zum Verlauf der Basisebenen angeordnet, die Struktur des ‘Cords’ steht im Zusammenhang mit einem Verschiebungsvektor der Art mit n ≠ 0. Nach der Analyse besteht der ‘Cord’ aus kleinen, zueinander desorientierten Kristallbereichen, Diese verändern periodisch die Bragg-Position der Beugungsebenen zwischen zwei Extremen. ‘Cord’ stellt keine Ausrichtung der allgemeinen durch Strahlenschäden entstandenen Cluster dar, kann hierdurch aber verstärkt werden. Durch Wärmebehandlung wird die ‘Cord’-Struktur eliminiert, wobei die Cluster in auflösbare Versetzunsringe hineinwachsen. ‘Cord’ scheint von der Dosis zwischen 2 und 25 × 1020 n/cm2 nicht stark abzuhängen, ist aber empfindlich gegenüber der Bestrahlungstemperatur.