СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПОСЛЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ОКИСЛЕНИЯ

Методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, измерения микротвердости, акустической эмиссии и фрактографии изучены структура, механические свойства, механизм и кинетика разрушения оксидных пленок на трубчатых образцах циркониевого сплава Э110 на основе электролитического и губчатого циркония после автоклавных испытаний и высокотемпературного окисления в паре (в условиях LOCA). Показано, что структура оксидных пленок после автоклавных испытаний образцов из электролитического циркония представляет собой вытянутые зерна толщиной 100 нм, а образцов на основе губчатого циркония – преимущественно равноосные зерна диаметром 30 нм. После высокотемпературного окисления структура оксидных пленок представляет собой вытянутые зерна переменной толщины, которая увеличивается от поверхности к границе раздела “пленка–металл” с 600 нм до 2.5 мкм в образцах из электролитического циркония и с 250 нм до 2 мкм в образцах на основе губчатого циркония. Микротвердость пленок после автоклавных испытаний в образцах на основе электролитического циркония составляет 1200 ± 50 HV, для образцов на основе губчатого циркония – 2000 ± 50 HV. Твердость пленок образцов на основе губчатого циркония после высокотемпературного окисления составляет 1600 ± 50 HV. Совместным анализом диаграмм деформации, АЭ и изломов показал, что разрушение тонких оксидных пленок после автоклавных испытаний и толстых пленок после высокотемпературного окисления начинается с образования поперечных хрупких трещин при одинаковом напряжении 12–15 МПа. Накопление трещин после высокотемпературного окисления при нагружении наиболее интенсивно происходит в пленках на образцах из электролитического циркония.