Caracterización microestructural de la aleación base circonio Excel. - Celiz Oroza, Zaira Eugenia (2016)
En los años setenta, los laboratorios Chalk River de Canadá iniciaron la investigación de aleaciones de circonio de alta resistencia para tubos de presión. El programa culminó con el desarrollo de la aleación cuaternaria Excel (Zr-3.5Sn-0.8Nb-0.8Mo) de mayor resistencia a la tracción y al creep que la aleación Zr-2.5Nb. El diseño de nuevos reactores CANDU-SCWR de IV Generación requiere el uso de materiales de elevada resistencia debido a las mayores temperaturas y presiones que se alcanzarían en servicio y en ese sentido, la aleación Excel fue propuesta como material para los tubos de presión. Por tal motivo, en los últimos años se produjo una reactivación de su estudio, particularmente en los aspectos relacionados al fenómeno de Rotura Diferida inducida por Hidruros (RDIH). En este trabajo se realizó la caracterización microestructural de muestras de un tubo de Excel en tres condiciones: as-received, hidruradas y tratadas térmicamente, fabricado por AECL; mediante microscopía óptica, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, de transmisión y microanálisis dispersivo en energía. Los resultados muestran que la microestructura de la aleación consta principalmente de una fase AlfaZr rica en Sn, y de fase BetaZr retenida con una alta concentración de Nb y Mo. Tanto la textura de los granos como su relación de orientación, son acordes a las presentes en tubos de presión. La abundante precipitación de hidruros observada, revela el importante efecto que tiene el hidrógeno en la microestructura, el cual además induciría la transformación Alfa ->Beta. Los tratamientos térmicos realizados en el material a temperaturas inferiores a 500 grados C, durante su fabricación y en etapas posteriores, permitieron corroborar el carácter metaestable de la fase BetaZr, mediante la formación de partículas Omega con dos morfologías distintas y de una fase Beta en un estado enriquecido. El nivel de enriquecimiento de la fase Beta estaría directamente relacionado a la velocidad con que se lleva a cabo la descomposición, la cual no sólo depende de las condiciones del tratamiento (tiempo y temperatura) sino además de la morfología de los filamentos BetaZr iniciales. La información brindada en este estudio sobre la microestructura de la aleación Excel en diferentes condiciones, es de importancia pues no figura en otras publicaciones y permitirá evaluar la factibilidad de la aleación como material para tubos de presión en reactores CANDU de IV generación.