Caracterização microestrutural de ligas do sistema U-Nb-Zr, no canto rico em urânio.

• Autor(a) principal: Lopes, Denise Adorno
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-28022011-153908/
• topic: Engenharia metalúrgica; Engenharia nuclear; Ligas metálicas; Materiais nucleares; Metal alloys; Metallurgical engineering; Nuclear engineering; Nuclear materials; Urânio; Uranium

Foi efetuada a caracterização microestrutural de 10 ligas dos sistemas urânio-nióbio (U-10Nb; U-15Nb; U-20Nb), urânio-zircônio (U- 10Zr; U-15Zr, U-20Zr) e urânio-nióbio-zircônio (U-2,5Nb-2,5Zr; U-5Nb- 5Zr; U-7,5Nb-7,5Zr; U-10Nb-10Zr), no canto rico em urânio. As ligas estudadas são candidatas ao uso como elementos combustíveis tipo placa, utilizados tanto em reatores nucleares de pesquisa como em reatores nucleares de potência. As ligas foram preparadas por fusão a plasma em forno com eletrodo não consumível de tungstênio. Após várias fusões, as amostras sofreram tratamento térmico de homogeneização a 1000ºC por 96 horas, com resfriamento em água. Em seguida, as amostras homogeneizadas foram recozidas a 700 e a 500ºC, com resfriamento em água. No total, foram estudadas 40 amostras de 10 ligas diferentes em 4 condições diferentes: bruto de fundição, homogeneizadas a 1000ºC e envelhecidas a 700 e a 500ºC. Foram utilizadas várias técnicas complementares de caracterização microestrutural: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura com auxilio de microanálise por dispersão de energia de raios X, difração de raios X com auxílio do método de análise de Rietveld, e medidas de microdureza Vickers. Os resultados mostraram que os elementos de liga Nb e Zr estabilizam a fase alotrópica &#947 do urânio e atrasam a transformação de γ para β. Neste aspecto, o Nb é mais eficaz que o Zr. Além disto, podem ocorrer durante o resfriamento transformações martensíticas γ→α\', β→α′ e possivelmente γ→γ°. A temperatura de início de transformação martensítica (Ms) formadora da fase diminui com a adição dos elementos de liga estudados. Ms intercepta a temperatura ambiente entre as composições U-5Nb-5Zr e U-7,5Nb-7,5Zr. Foi verificado também que a reação peritetóide α + γ2→ δ do sistema U-Zr possui uma cinética lenta e não pode ser detectada nos tempos e temperaturas estudados. Em algumas ligas foi possível reter na temperatura ambiente ligas com microestrutura martensítica dúcteis, que permitem a conformação mecânica a frio, o que é de significativo interesse tecnológico.