Nuevos resultados del diagrama de fases ternario Fe-Sn-Zr a 900°C

NAVARRO CAROLINA; ARIAS DELIA; PEDRAZZINI PABLO; ZAPATA CECILIA; NIEVA NICOLÁS; TOLOSA MARTÍN RODRIGO; MIJARES JOSÉ LUIS; GONZALEZ RUBÉN

San Fe

Congreso; 104° Reunión de la Asociación Física Argentina; 2019

Asociación Argentina de Física.

Las aleaciones de base Zr (circonio) son de extendida aplicación en el campo de la tecnología nuclear. El Zr aleado con Sn (estaño) y Fe (hierro) es la base principal de las aleaciones tipo Zircaloy, aún hoy muy utilizadas principalmente en la fabricación de vainas para los elementos combustibles y para materiales estructurales en los reactores nucleares de agua liviana o pesada. Esto se debe a sus características especiales: son materiales resistentes a la corrosión, tienen buenas propiedades mecánicas, alta resistencia a daños por radiación y baja sección eficaz de captura de neutrones térmicos.Si en este tipo de aleaciones el Zr es el aleante mayoritario, el mayor conocimiento del efecto de los elementos aleantes permitirá avanzar en la comprensión de la microestructura de estas aleaciones, de la cual dependen fuertemente las propiedades mecánicas y la corrosión.El diagrama de fases Fe-Sn-Zr viene siendo estudiado en forma sistemática por el grupo de trabajo desde hace años. Se ha avanzado mucho en el trazado del diagrama de fases a 900ºC, pero han quedado regiones del triángulo de Gibbs sin resolver. Con el objeto de evaluar experimentalmente estas zonas se diseñaron y fabricaron un conjunto de aleaciones ternarias tratando de abarcar una porción desconocida del diagrama en el triángulo de Gibbs. Los materiales de partida empleados para la fabricación de las muestras fueron: Fe Aldrich (pureza 99,98%), Sn (pureza 99,999%) y Zr Wah-Chang (pureza 99,8%), porcentajes expresados en peso. Los materiales, debidamente preparados se fundieron en un horno de arco con electrodo de tungsteno no consumible y crisol de cobre refrigerado con agua, en atmósfera con presión de argón (Ar) de alta pureza (99,99%). Para mejorar la homogeneidad de la aleación se fundieron varias veces las muestras obteniéndose finalmente un botón de aproximadamente 8 gr. A las mismas se les practicó un tratamiento térmico durante 720 horas (30 días) a la temperatura de interés y se caracterizaron por medio de técnicas metalográficas (microscopio óptico), de difracción de rayos X (DRX) y con microscopio electrónico de barrido con espectrómetro de dispersión en longitud de onda (WDS). En este trabajo se reporta la existencia de campos trifásicos y bifásicos, todo a 900°C. Finalmente se trazaron los límites de equilibrio de fases en las regiones bajo estudio, completando en gran proporción el diagrama de fases para el corte isotérmico analizado.