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aleaciones de circonio

Medalla acuñada en circonio, metal producido desde 1947 por el Centro de Investigación Metalúrgica de Albany para la fabricación del reactor nuclear del submarino Nautilus. Las ...

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Medalla acuñada en circonio, metal producido desde 1947 por el Centro de Investigación Metalúrgica de Albany para la fabricación del reactor nuclear del submarino Nautilus.

Las aleaciones de circonio son soluciones sólidas de circonio u otros metales , un subgrupo común con la marca comercial Zircaloy . El circonio tiene una sección transversal de absorción de neutrones térmicos muy baja , alta dureza, ductilidad y resistencia a la corrosión . Uno de los principales usos de las aleaciones de circonio es en la tecnología nuclear , como revestimiento de barras de combustible en reactores nucleares , especialmente reactores de agua . Una composición típica de las aleaciones de circonio de grado nuclear es más del 95 por ciento en peso [ 1 ] de circonio y menos del 2% de estaño , niobio , hierro , cromo , níquel y otros metales, que se añaden para mejorar las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión. [ 2 ]

La refrigeración por agua de las aleaciones de circonio de los reactores aumenta la exigencia de su resistencia a la corrosión nodular relacionada con la oxidación . Además, la reacción oxidativa del circonio con el agua libera hidrógeno gaseoso, que se difunde parcialmente en la aleación y forma hidruros de circonio . [ 3 ] Los hidruros son menos densos y mecánicamente más débiles que la aleación; su formación produce ampollas y agrietamiento del revestimiento, un fenómeno conocido como fragilización por hidrógeno . [ 4 ] [ 5 ]

Producción y propiedades

El zirconio comercial de grado no nuclear suele contener entre un 1 % y un 5 % de hafnio , cuya sección transversal de absorción de neutrones es 600 veces mayor que la del zirconio. Por lo tanto, el hafnio debe eliminarse casi por completo (reducirse a < 0,02 % de la aleación) para su uso en reactores. [ 2 ] [ 6 ]

Las aleaciones de circonio de grado nuclear contienen más del 95 % de Zr, por lo que la mayoría de sus propiedades son similares a las del circonio puro . La sección transversal de absorción para neutrones térmicos es de 0,18 barn para el circonio, que es mucho menor que la de metales comunes como el hierro (2,4 barn) y el níquel (4,5 barn). [ 6 ] La composición y las principales aplicaciones de las aleaciones comunes de grado reactor se resumen a continuación. Estas aleaciones contienen menos del 0,3 % de hierro y cromo y entre el 0,1 % y el 0,14 % de oxígeno. [ 7 ]

* ZIRLO significa circonio de baja oxidación .

Microestructura

Micrografía electrónica de barrido que muestra la microestructura del Zircaloy-4.

A temperaturas inferiores a 1100 K, las aleaciones de circonio pertenecen a la familia cristalina hexagonal (HCP). Su microestructura, revelada por ataque químico, muestra granos aciculares típicos de un patrón de Widmanstätten . Tras el recocido por debajo de la temperatura de transición de fase (α-Zr a β-Zr), los granos se vuelven equiaxiales con tamaños que varían de 3 a 5 μm. [ 8 ] [ 9 ]

Desarrollo

El Zircaloy 1 se desarrolló después de que el almirante HG Rickover seleccionara el zirconio como material estructural para los componentes de reactores de zona de alto flujo y el revestimiento de los haces de tubos de pastillas de combustible en reactores submarinos prototipo a finales de la década de 1940. La elección se debió a una combinación de resistencia, baja sección transversal de neutrones y resistencia a la corrosión. [ 10 ] El Zircaloy-2 se desarrolló inadvertidamente, fundiendo Zircaloy-1 en un crisol previamente utilizado para acero inoxidable. [ 10 ] Las aleaciones más recientes no contienen níquel, incluidas Zircaloy-4, ZIRLO y M5 (con 1 % de niobio ). [ 11 ]

Oxidación de aleación de circonio

Las aleaciones de circonio reaccionan fácilmente con el oxígeno , formando una capa de pasivación de espesor nanométrico . [ 12 ] La resistencia a la corrosión de las aleaciones puede degradarse significativamente cuando hay impurezas (por ejemplo, más de 40 ppm de carbono o más de 300 ppm de nitrógeno ). [ 13 ] La resistencia a la corrosión de las aleaciones de circonio se mejora mediante el desarrollo intencional de una capa de pasivación más gruesa de óxido de circonio negro brillante . También se pueden utilizar recubrimientos de nitruro .

Si bien no existe consenso sobre si el circonio y la aleación de circonio tienen la misma tasa de oxidación, los Zircaloys 2 y 4 se comportan de manera muy similar en este aspecto. La oxidación ocurre a la misma velocidad en aire o en agua y se produce en condiciones ambientales o en alto vacío. Se forma rápidamente una capa delgada submicrométrica de dióxido de circonio en la superficie, la cual detiene la difusión de oxígeno hacia el interior y la posterior oxidación. La dependencia de la tasa de oxidación R con respecto a la temperatura y la presión se puede expresar como [ 14 ].

R = 13,9·P 1/6 ·exp(−1,47/k B T)

La tasa de oxidación R se expresa aquí en gramos/(cm² · segundo); P es la presión atmosférica , es decir, el factor P 1/6 = 1 a presión ambiente ; la energía de activación es 1,47 eV ; k B es la constante de Boltzmann (8,617 × 10−5 eV/K) y T es la temperatura absoluta en kelvin .

Por lo tanto, la tasa de oxidación R es de 10 −20 g por 1 m 2 área por segundo a 0  °C, 6 × 10−8 g m −2 s −1 a 300 °C, 5,4 mg m −2 s −1 a 700 °C y 300 mg m −2 s −1 a 1000 °C. Si bien no existe un umbral claro de oxidación, esta se vuelve perceptible a escalas macroscópicas a temperaturas de varios cientos de °C.

Oxidación del zirconio por vapor

Una desventaja del zirconio metálico se presenta en caso de un accidente por pérdida de refrigerante en un reactor nuclear. El revestimiento de zirconio reacciona rápidamente con vapor de agua por encima de 1500 K (1230 °C) . [ 15 ] [ 16 ] La oxidación del zirconio por el agua se acompaña de la liberación de hidrógeno gaseoso. Esta oxidación se acelera a altas temperaturas, por ejemplo, dentro del núcleo de un reactor si los conjuntos de combustible ya no están completamente cubiertos por agua líquida y no se enfrían lo suficiente. [ 17 ] El zirconio metálico se oxida entonces por los protones del agua para formar hidrógeno gaseoso según la siguiente reacción redox:  

Zr + 2 H 2 O → ZrO 2 + 2 H 2

El revestimiento de circonio en presencia de óxido de deuterio D2O , frecuentemente utilizado como moderador y refrigerante en los reactores de agua pesada presurizada de próxima generación que utilizan los reactores nucleares de diseño CANDU , expresaría la misma oxidación al exponerse al vapor de óxido de deuterio de la siguiente manera:

Zr + 2D 2 O → ZrO 2 + 2D 2

Esta reacción exotérmica, aunque solo ocurre a altas temperaturas, es similar a la de los metales alcalinos (como el sodio o el potasio ) con el agua. También se asemeja mucho a la oxidación anaeróbica del hierro con agua (reacción que Antoine Lavoisier utilizó a alta temperatura para producir hidrógeno en sus experimentos).

Esta reacción fue responsable de un pequeño accidente de explosión de hidrógeno observado por primera vez dentro del edificio del reactor de la central nuclear de Three Mile Island en 1979 que no dañó el edificio de contención . Esta misma reacción ocurrió en los reactores de agua en ebullición 1, 2 y 3 de la central nuclear de Fukushima Daiichi (Japón) después de que el enfriamiento del reactor se interrumpiera por eventos relacionados de terremoto y tsunami durante el desastre del 11 de marzo de 2011, lo que llevó al accidente nuclear de Fukushima Daiichi . El gas hidrógeno se ventiló en las salas de mantenimiento del reactor y la mezcla explosiva resultante de hidrógeno con oxígeno del aire detonó. Las explosiones dañaron gravemente los edificios externos y al menos un edificio de contención. [ 18 ] La reacción también ocurrió durante el accidente de Chernóbil , cuando el vapor del reactor comenzó a escapar. [ 19 ] Muchos edificios de contención de reactores refrigerados por agua tienen unidades de recombinación autocatalítica pasiva basadas en catalizadores instaladas para convertir rápidamente hidrógeno y oxígeno en agua a temperatura ambiente antes de que se alcance el límite explosivo.

Formación de hidruros y fragilización por hidrógeno.

Créditos: MA Tunes
Micrografía de microscopía electrónica de transmisión de campo claro (BF-TEM) de un hidruro de circonio en la microestructura de Zircaloy-4.

En el escenario de oxidación anterior, entre el 5 y el 20 % del hidrógeno liberado se difunde en el revestimiento de aleación de circonio formando hidruros de circonio . [ 20 ] El proceso de producción de hidrógeno también debilita mecánicamente el revestimiento de las varillas porque los hidruros tienen menor ductilidad y densidad que el circonio o sus aleaciones, y por lo tanto se forman ampollas y grietas al acumularse hidrógeno. [ 4 ] Este proceso también se conoce como fragilización por hidrógeno . Se ha informado que la concentración de hidrógeno dentro de los hidruros también depende del sitio de nucleación de los precipitados. [ 21 ] [ 22 ] La microscopía óptica de la morfología de los hidruros sugiere que la densidad radial de hidruros se puede disminuir induciendo intencionalmente hidruros circunferenciales en el revestimiento. [ 23 ]

En caso de accidente por pérdida de refrigerante ( LOCA ) en un reactor nuclear dañado, la fragilización por hidrógeno acelera la degradación del revestimiento de aleación de circonio de las barras de combustible expuestas a vapor a alta temperatura. [ 24 ]

Deformación

Las aleaciones de circonio se utilizan en la industria nuclear como revestimiento de barras de combustible debido a la alta resistencia del circonio y su baja sección transversal de absorción de neutrones. Pueden estar sujetas a condiciones de carga de alta velocidad de deformación durante su formación y en caso de un accidente en el reactor . En este contexto, se estudia la relación entre las propiedades mecánicas dependientes de la velocidad de deformación, la textura cristalográfica y los modos de deformación, como el deslizamiento y el maclado por deformación . [ 25 ]

Deslizar

Sistemas de deslizamiento en aleaciones de circonio. 𝒃 y 𝒏 son la dirección y el plano de deslizamiento, respectivamente, [ 26 ] [ 27 ] y 𝝎 es el eje de rotación calculado en el presente trabajo, ortogonal tanto a la normal del plano de deslizamiento como a la dirección de deslizamiento. La dirección cristalográfica de los vectores del eje de rotación está etiquetada en la clave de color IPF. [ 28 ] [ 29 ]

El zirconio tiene una estructura cristalina hexagonal compacta (HCP) a temperatura ambiente, donde el deslizamiento prismático 〈𝑎〉 tiene la tensión de corte resuelta crítica más baja . El deslizamiento 〈𝑎〉 es ortogonal al eje de la celda unitaria〈𝑐〉 y, por lo tanto, no puede acomodar la deformación a lo largo de 〈𝑐〉. [ 30 ] Para conformar los cinco modos de deslizamiento independientes y permitir la deformación arbitraria en un policristal, los sistemas de deformación secundarios como el maclado a lo largo de planos piramidales y el deslizamiento 〈𝑐 + 𝑎〉 en planos piramidales de primer o segundo orden juegan un papel importante en la deformación del policristal de Zr. Por lo tanto, la actividad relativa de los modos de deslizamiento de deformación y maclado en función de la textura y la velocidad de deformación es fundamental para comprender el comportamiento de la deformación. La deformación anisotrópica durante el procesamiento afecta la textura de la pieza final de Zr; Comprender la predominancia relativa del maclado por deformación y el deslizamiento es importante para el control de la textura en el procesamiento y para predecir los posibles modos de falla durante el servicio.

Los sistemas de deformación conocidos en Zr se muestran en la Figura 1. El sistema de deslizamiento preferido a temperatura ambiente con la tensión de corte resuelta crítica (CRSS) más baja en aleaciones de Zr diluidas es el deslizamiento prismático 〈𝑎〉. [ 31 ] La CRSS del deslizamiento prismático 〈𝑎〉 aumenta con el contenido intersticial, especialmente oxígeno, carbono y nitrógeno, y disminuye con el aumento de la temperatura. [ 32 ] El deslizamiento basal〈𝑎〉en Zr monocristalino de alta pureza deformado a una baja velocidad de deformación de 10 −4 s −1 solo se observó a temperaturas superiores a 550 °C. [ 33 ] A temperatura ambiente, se observa que el deslizamiento basal ocurre en pequeñas cantidades como un sistema de deslizamiento secundario al deslizamiento prismático 〈𝑎〉, y se promueve durante la carga a alta velocidad de deformación. [ 34 ] [ 35 ] En los estudios de deformación a temperatura ambiente del Zr, el deslizamiento basal 〈𝑎〉 a veces se ignora [ 36 ] [ 26 ] y se ha demostrado que no afecta la respuesta macroscópica de tensión-deformación a temperatura ambiente. [ 37 ] Sin embargo, las pruebas de microcantilever a temperatura ambiente de monocristal en Zr de pureza comercial muestran que el deslizamiento basal 〈𝑎〉 tiene solo 1,3 veces más CRSS que el deslizamiento prismático 〈𝑎〉, lo que implicaría una activación significativa en la deformación del policristal dado un estado de tensión favorable. El deslizamiento piramidal de primer orden 〈𝑐 + 𝑎〉 tiene 3,5 veces más CRSS que el deslizamiento prismático 〈𝑎〉. [ 31 ] El deslizamiento en planos piramidales de segundo orden rara vez se observa en aleaciones de Zr, pero el deslizamiento piramidal de primer orden 〈𝑐 + 𝑎〉 se observa comúnmente. [ 31 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] Jensen y Backofen [ 41 ] observaron bandas de cizallamiento localizadas con dislocaciones 〈𝑐 + 𝑎〉 en planos {112̅ 4} durante la carga del eje 〈𝑐〉, lo que condujo a una fractura dúctil a temperatura ambiente, pero este no es el plano de deslizamiento ya que los vectores 〈𝑐 + 𝑎〉 no se encuentran en planos {112̅ 4}.

Maclado por deformación

Planos cristalográficos de maclado por deformación

La maclación por deformación produce una transformación de cizallamiento coordinada en un material cristalino. Los tipos de macla se pueden clasificar como maclas de contracción (C1, C2) o de extensión (T1, T2), que acomodan la deformación para contraer o extender el eje < 𝑐> de la celda unitaria hexagonal compacta (HCP). La macla se define cristalográficamente por su plano de macla 𝑲 𝟏 , el plano de simetría en la macla y el material original, y 𝜼 𝟏, que es la dirección de cizallamiento de la macla. Las maclas de deformación en Zr generalmente tienen forma lenticular, alargándose en la dirección 𝜼 𝟏 y engrosándose a lo largo de la normal al plano 𝑲 𝟏 . [ 42 ]

El plano de macla, la dirección de cizallamiento y el plano de cizallamiento forman los vectores base de un conjunto ortogonal. La relación de desorientación eje-ángulo entre la pieza original y la gemela es una rotación de ángulo 𝜉 alrededor de la dirección normal 𝑷 del plano de cizallamiento.

De forma más general, el maclado puede describirse como una rotación de 180° alrededor de un eje ( dirección normal 𝜼 𝟏 o 𝑲 𝟏 ), o una reflexión especular en un plano (plano normal 𝑲 𝟏 o 𝜼 𝟏 ). El tipo de maclado predominante en el zirconio es el maclado 𝑲 𝟏 = {101̅2} 𝜼 𝟏 = <101̅1> (T1), y para este maclado {101̅2}<101̅1>, no hay distinción entre las cuatro transformaciones, ya que son equivalentes. [ 42 ]

Debido a la simetría de la estructura cristalina HCP, existen seis variantes de macla cristalográficamente equivalentes para cada tipo. Las distintas variantes de macla del mismo tipo en un grano no se pueden distinguir por su desorientación del eje-ángulo con respecto al grano original, ya que esta desorientación es la misma para todas las variantes de un tipo de macla. Sin embargo, sí se pueden diferenciar utilizando sus orientaciones absolutas con respecto al eje de carga y, en algunos casos (dependiendo del plano de sección), por el contorno de la macla.

El tipo de macla primaria que se forma en cualquier muestra depende del estado y la velocidad de deformación, la temperatura y la orientación del cristal . En muestras macroscópicas, esto suele estar fuertemente influenciado por la textura cristalográfica, el tamaño de grano y los modos de deformación competitivos (es decir, deslizamiento de dislocaciones), combinados con el eje y la dirección de carga. El tipo de macla T1 predomina a temperatura ambiente y velocidades de deformación cuasiestáticas. [ 36 ] Los tipos de maclas presentes a la temperatura del nitrógeno líquido son {112̅2}〈112̅3̅〉(maclado C1) y {101̅2}〈101̅1〉 (maclado T1). Se pueden formar maclas secundarias de otro tipo dentro de las maclas primarias a medida que el cristal se reorienta con respecto al eje de carga. [ 36 ] El sistema de maclado compresivo C2 {101̅1}〈1̅012〉 solo está activo a altas temperaturas, [ 43 ] [ 44 ] y se activa con preferencia al deslizamiento basal durante la deformación a 550 °C. [ 33 ]

Mecanismo de deslizamiento

La deformación de un material bajo tensión constante, especialmente a altas temperaturas, se llama fluencia (deformación) . Los tres estados principales de fluencia son primario, secundario, también conocido como estado estacionario, y terciario. Durante la fluencia en estado estacionario, pueden predominar los mecanismos de difusión o dislocación. Los mapas de deformación pueden mostrar visualmente los mecanismos de fluencia dominantes con respecto a la variación de la temperatura y la tensión. Para el carburo de circonio (ZrC), un carburo de metal de transición, el mapa de deformación se proporciona en Frost y Ashby. [ 45 ] Según Hayes et al., el circonio se comporta como los metales de clase II. [ 46 ] Esto significa que a bajas temperaturas y bajas tensiones, tiene un componente de tensión (n) de ~1. Esta es la fluencia de Harper-Dorn, dominada por la difusión en el límite de grano . A medida que aumenta la tensión, el exponente de tensión aumenta a ~6, lo que correspondería a la fluencia de ley de potencia, dominada por dislocaciones. Por encima de tensiones de 2×10 −3 , se alcanza la ruptura de la ley de potencias. [ 46 ] Hay muchas maneras de mejorar potencialmente la resistencia a la fluencia del zirconio, como la adición de elementos de aleación y/o la aplicación de diferentes técnicas de procesamiento. Los elementos dopantes más comunes son el magnesio, el itrio, el calcio y el cerio. Wen et al., utilizaron simulación y pruebas experimentales para demostrar que los mecanismos de deformación del zircaloy-4 se vieron afectados por la densidad de dislocaciones y el endurecimiento por soluto . [ 47 ]

Una aplicación importante de las aleaciones de circonio es como revestimiento para reactores nucleares. Por lo tanto, los efectos de fluencia de la irradiación son significativos. Muchos investigadores han reportado valores más bajos de fluencia en aleaciones de zircaloy irradiadas, lo que significa que la irradiación aumenta la resistencia a la fluencia. [ 48 ] [ 49 ]

Influencia de las condiciones de carga en los modos de deformación

Kaschner y Gray [ 50 ] observan que la tensión de fluencia aumenta con el incremento de la velocidad de deformación en el rango de 0,001 s⁻¹ a 3500 s⁻¹ , y que la sensibilidad a la velocidad de deformación en la tensión de fluencia es mayor cuando se comprime uniaxialmente a lo largo de componentes de textura con planos predominantemente prismáticos que planos basales. Concluyen que la sensibilidad a la velocidad de la tensión de fluencia es consistente con las fuerzas de Peierls que inhiben el movimiento de dislocaciones en metales de baja simetría durante la deformación dominada por deslizamiento. Esto es válido en las primeras etapas de la deformación a temperatura ambiente, que en Zr suele estar dominada por deslizamiento. [ 51 ]

Las muestras comprimidas a lo largo de componentes de textura con planos predominantemente prismáticos ceden a tensiones más bajas que los componentes de textura con planos predominantemente basales, [ 50 ] consistente con la tensión de corte crítica resuelta más alta para el deslizamiento piramidal < 𝑐 + 𝑎> en comparación con el deslizamiento prismático < 𝑎>. En un estudio de microscopía electrónica de transmisión de zirconio deformado a temperatura ambiente, McCabe et al. [ 36 ] observaron solo dislocaciones < 𝑎> en muestras con textura prismática, que se presumía que se encontraban en planos prismáticos. Tanto el deslizamiento < 𝑎> (prismático) como el <112̅3̅> < 𝑐 + 𝑎> ({101̅1} piramidal) se observaron en muestras con textura basal a temperatura ambiente, pero solo se observaron dislocaciones < 𝑎> en la misma muestra a temperatura de nitrógeno líquido.

A velocidades de deformación cuasiestáticas, McCabe et al. [ 36 ] solo observaron maclado T1 en muestras comprimidas a lo largo de una dirección de placa con un componente de textura prismática a lo largo del eje de carga. No observaron maclado T1 en muestras comprimidas a lo largo de texturas basales hasta una deformación del 25 %. Kaschner y Gray observan que la deformación a altas velocidades de deformación (3000 s⁻¹ ) produce más maclas que a velocidades de deformación cuasiestáticas, pero no se identificaron los tipos de maclas activadas. [ 50 ]

Capolungo et al. [ 52 ] estudiaron el maclado en función de la orientación del grano dentro de una muestra. Calcularon un factor de Schmid global utilizando la dirección de la tensión aplicada macroscópica. Encontraron la tensión de corte resuelta en cualquier grano sin considerar las interacciones intergranulares locales, que pueden alterar el estado de tensión. Encontraron que, si bien la mayoría de los maclados ocurren en granos orientados favorablemente para el maclado según el factor de Schmid global, alrededor del 30% de los granos que estaban orientados desfavorablemente para el maclado aún contenían maclados. Asimismo, los maclados presentes no siempre eran de la variante más alta del factor de Schmid global, con solo el 60% maclado en la variante más alta del factor de Schmid. Esto puede atribuirse a una fuerte dependencia de las condiciones de tensión locales en los granos o límites de grano, [ 53 ] que es difícil de medir experimentalmente, particularmente a altas velocidades de deformación. Knezevic et al . [ 37 ] ajustaron datos experimentales de Zr policristalino de alta pureza a un modelo viscoplástico autoconsistente para estudiar la sensibilidad a la velocidad y la temperatura de los sistemas de deslizamiento y maclado. Descubrieron que el maclado T1 era el sistema de deslizamiento dominante a temperatura ambiente para velocidades de deformación entre 10⁻³ y 10³ s⁻¹ . El deslizamiento basal no contribuyó a la deformación por debajo de 400 °C. Se observó que el maclado era insensible a la velocidad de deformación, y la sensibilidad del deslizamiento a la velocidad podría explicar los cambios en el comportamiento del maclado en función de la velocidad de deformación.

El maclado T1 se produce tanto en cargas cuasiestáticas como de alta velocidad. El maclado T2 solo se produce a alta velocidad. Fracciones de área similares de maclado T1 y T2 se activan a alta velocidad de deformación, pero el maclado T2 conlleva mayor deformación plástica debido a su mayor cizallamiento de maclado. Los maclados T1 tienden a engrosarse con trazas de límite incoherentes en lugar de alargarse a lo largo del plano de maclado y, en algunos casos, casi consumen todo el grano original. Varias variantes de maclado T1 pueden nuclearse en el mismo grano, y las puntas de los maclados se estrechan en el interior del grano. Por otro lado, los maclados T2 se alargan preferentemente en lugar de engrosarse y tienden a nuclearse en filas paralelas de la misma variante que se extienden de límite a límite. [ 25 ]

Para el zirconio comercialmente puro (CP-Zr) del 97,0%, los sistemas de deslizamiento basal, piramidal 〈𝑎〉 y piramidal 〈𝑐 + 𝑎〉 dominan la compresión a temperatura ambiente a lo largo de la dirección normal (ND) tanto en carga cuasiestática como de alta velocidad de deformación, lo que no se observa en el Zr policristalino y monocristalino de alta pureza. En la deformación en la dirección transversal (TD) del eje 〈𝑎〉, los sistemas de deslizamiento prismático 〈𝑎〉 y piramidal 〈𝑎〉 son dominantes. Los sistemas de deslizamiento piramidal 〈𝑎〉 y basal son más prevalentes de lo que se informa actualmente en la literatura, aunque esto puede deberse a que las rutas de análisis convencionales no identifican fácilmente el deslizamiento piramidal 〈𝑎〉. Los sistemas de deslizamiento basal se promueven y el deslizamiento prismático 〈𝑎〉 se suprime a una alta tasa de deformación (HR) en comparación con la carga a una tasa de deformación cuasiestática (QS). Esto es independiente de la textura del eje de carga (ND/TD). [ 25 ]

Aplicaciones

Este vaso de chupito ruso está hecho de aleación de circonio.

Las aleaciones de circonio son resistentes a la corrosión y biocompatibles , por lo que pueden utilizarse en implantes corporales . [ 6 ] En una aplicación específica, una aleación de Zr-2,5Nb se moldea para formar un implante de rodilla o cadera y luego se oxida para producir una superficie cerámica dura que entra en contacto con un componente de polietileno. Este material de aleación de circonio oxidado ofrece las propiedades superficiales beneficiosas de una cerámica (reducción de la fricción y mayor resistencia a la abrasión), al tiempo que conserva las propiedades volumétricas beneficiosas del metal subyacente (facilidad de fabricación, tenacidad a la fractura y ductilidad), lo que proporciona una buena solución para estas aplicaciones de implantes médicos.

Zr702 y Zr705 son aleaciones de circonio conocidas por su alta resistencia a la corrosión . [ 54 ] Zr702 es un grado comercialmente puro, [ 55 ] ampliamente utilizado por su alta resistencia a la corrosión y baja absorción de neutrones, particularmente en las industrias nuclear y química. [ 56 ] Zr705, aleado con 2-3% de niobio, muestra mayor resistencia y resistencia al agrietamiento y se utiliza para aplicaciones de alta tensión, como entornos exigentes de procesamiento químico e implantes médicos . [ 57 ]

La disminución de la demanda de circonio en Rusia debido a la desmilitarización nuclear tras el fin de la Guerra Fría dio lugar a la producción poco común de artículos domésticos de circonio, como el vaso de chupito de vodka que se muestra en la imagen.

Referencias

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Véase también

  • Resultados de búsqueda de Google Libros para la conferencia especializada titulada "Zirconio en la industria nuclear".
  • Construcción de las centrales nucleares de Fukushima
  • Resultados de búsqueda de Google Libros Stith, Tai. Ciencia, submarinos y secretos: Los increíbles primeros años del Centro de Investigación de Albany. Estados Unidos, Owl Room Press ISBN 9781735136646.
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