Diagramas de fases experimentales de aleaciones de base circonio. Materiales para la industria nuclear

AURELIO, G.; JIMÉNEZ, M. J.; NIEVA, N.; TOLOSA, M. R.; ACOSTA, L.; ARIAS, D.; PEDRAZZINI, P.; GÓMEZ, A.

San Miguel de Tucumán

Encuentro; ECIFACET 2019. Encuentro Científico de Investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología.; 2019

Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Universidad Nacional de Tucumán

Las aleaciones de base circonio (Zr) son de extendida aplicación en el campo de la tecnología nuclear. El Zr aleado con hierro (Fe), niobio (Nb) y estaño (Sn) es la base principal de las aleaciones tipo Zirlo, muy utilizadas como elementos estructurales y como contenedores de elementos combustibles en reactores nucleares de potencia. Si bien el Zr es el aleante mayoritario, es importante conocer los diagramas de fases de sus componentes en la forma más completa posible para una mejor comprensión de la microestructura de estas aleaciones. El diagrama de fases binario del sistema Fe-Zr ha sido estudiado en forma extensa por diferentes autores, debido a que las fases intermetálicas formadas en él juegan un papel muy importante en las propiedades de las aleaciones tecnológicas. Sin embargo, todavía existen incertidumbres y controversias sobre la fase intermetálica Fe23Zr6 descripta por primera vez en 1962 por Svechnikov y Spektor [1].En 2002 Stein et al. [2] demostró que esta fase era un compuesto estabilizado por la adición de oxígeno (O). Sin embargo, en los últimos años, otros autores insisten en que el Fe23Zr6 es una fase estable del sistema Fe-Zr.En el presente trabajo, para aportar datos experimentales en la región rica en Fe del diagrama binario Fe-Zr se diseñaron y fabricaron un conjunto de aleaciones binarias con materiales de partida de diferentes purezas: Fe (pureza 99,999%) y Zr (pureza 99,9%, 600ppm de Fe, 200ppm de O) para las muestras de relativa alta pureza, Fe (pureza 99,95%) y Zr (pureza 99,8%), para las muestras de relativa menor pureza. Los materiales de partida se fundieron en un horno de arco con electrodo de tungsteno no consumible y crisol de cobre refrigerado con agua, en atmósfera de argón (Ar) de alta pureza (99,999%). Para mejorar la homogeneidad de las aleaciones, las mismas se fundieron varias veces obteniéndose finalmente botones de aproximadamente 10 gr. Estos fueron tratados térmicamente a 1200ºC durante 12 horas. Antes y después de los tratamientos térmicos, las fases presentes en las aleaciones se identificaron mediante microscopía óptica, difracción de rayos X y microanálisis. Se discute sobre la influencia del grado de pureza de las aleaciones preparadas en la existencia de la fase Fe23Zr6.