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Hydrogen supercharging during thermal cycling of zirconium

1970; Elsevier BV; Volume: 37; Issue: 2 Linguagem: Alemão

10.1016/0022-3115(70)90088-7

1873-4820

D.G. Westlake, S. T. Ockers,

Fusion materials and technologies

Zirconium has been coated with zirconium hydride and allowed to equilibrate at 689 °K. Thermal cycling between 689 and 298 °K causes “supercharging”, the same phenomenon reported by Westerman for Zircaloy-2, i.e., the hydrogen concentration of the core exceeds the terminal solubility at 689 °K. It has been demonstrated that impurities, grain boundaries and geometry play no role. The concentration of hydrogen (at %) after n cycles is CH = (8.14 + 1.13 n)13 for slow heating and cooling when the specimen is allowed to remain at 689 °K long enough for equilibration. Supercharging is attributed to the transfer of hydrogen from the hydride surface layer to resaturate the solid solution at the core when precipitates fail to dissolve completely at 689 °K because of irreversible plastic deformation. Du zirconium a été recouvert par un dépôt d'hydrure de zirconium, et un recuit à 689 °K a été réalisé pour permettre à l'équilibre entre les deux phases d'être réalisé. Un cyclage thermique entre 689 et 298 °K produit un “superchargement” en hydrogène, phénomène identique à celui signalé par Westerman pour le Zircaloy-2, c'est-à-dire que la concentration en hydrogène du centre de l'échantillon dépasse la solubilité terminale à 689 °K. Il a été démontré que les impuretés des contours de grains et la géométrie de l'échantillon ne jouent aucun rôle. La concentration de l'hydrogène (at %), après n cycles est CH = (8.14 + 1.13 n)13 pour un chauffage et un refroidissement lents, quand on permet à l'échantillon de rester à la température maximale du cycle de 689 °K assez longtemps pour atteindre l'équilibre. Le superchargement est attribué au transfert de l'hydrogène depuis la couche superficielle d'hydrure, afin de restaurer la solution solide au centre de l'échantillon quand les précipités n'arrivent pas à se dissoudre complètement à 689 °K à cause d'une déformation plastique irréversible. Zirkon wurde mit Zirkonhydrid beschichtet und bei 689 °K ins Gleichgewicht gebracht. Eine thermische Wechselbeanspruchung zwischen 689 und 298 °K führt zu einer Übersättigung. Über dasselbe Phänomen wurde für Zircaloy-2 von Westerman berichtet. Die Wasserstoff-Konzentration des Kerns übersteigt bei 689 °K die Grenzlöslichkeit. Es wurde gezeigt, dass Verunreinigungen, Korngrenzen und die Geometrie keine Rolle spielen. Die Wasserstoff-Konzentration (At %) beträgt nach n Zyklen CH = (8.14 + 1.13 n)13 bei langsamer Erhitzung und Abkühlung, wenn die Probe zur Gleichgewichtseinstellung bei 689 °K lange genug gehalten wird. Die Übersättigung wird auf den Übergang des Wasserstoffs von der Hydridoberfläche in die feste Lösung im Kern zurückgeführt, wenn die Ausscheidungen bei 689 °K infolge einer irreversiblen plastischen Verformung nicht vollständig aufgelöst werden können.