3. Металлокерамические материалы

 направление создания сплавов, упрочнённых дисперсными частицами, сохраняющимися до температуры плавления матрицы

 металлокерамические композиции из алюминия и частиц оксида Al₂O₃ – спечённые алюминиевые порошки (САП)

• изготавливают методами порошковой металлургии (прессование, спекание), размеры частиц алюминия от 0,1 до 10 мм

• ядерные свойства лучше, чем у алюминия (кислород имеет малое сечение поглощения тепловых нейтронов – 0,2 б)

• теплопроводность лишь на 15% хуже, чем у алюминия

• прочностные свойства приближаются к деформируемым сплавам, но сохраняются до более высоких (400^оС) температур

• для сохранения достаточной пластичности содержание оксида не превосходит 13-14%

• частицы оксида не коагулируют вплоть до расплавления матрицы

• не растут зёрна при повышении температуры

• обладают хорошей коррозионной стойкостью до 400 ^оС

• препятствием использованию САП для изготовления трубчатых и пластинчатых оболочек твэлов является плохая свариваемость

3. Сплавы алюминия в атомной тех-нике. Коррозионная и радиационная стойкость

 достоинства – хорошие ядерные свойства, слабая наведённая радиоактивность, высокая теплопровод-ность, низкая плотность, удовлетворительные механические свойства

 вначале в исследовательских, а также промышленных (для получения плутония) реакторах использовали алюминиевые оболочки, охлаждаемые водой или потоком воздуха, топливо было металлическим и при температуре выше 200^оС оболочка теряла прочность из-за образования интерметаллидов UAl₄, Ual₃

 алюминий и его сплавы применяют в оболочках дисперсионных твэлов водо-водяных энергетических и исследовательских реакторов при температуре в активной зоне порядка 200^оС

 перспектива использования после доработки как оболочечных сплавов для других охлаждаемых водой ЯЭУ при температуре до 300^оС и давлении до 20 МПа, а также в ЯЭУ с органическим теплоносителем при температуре до 400^оС (исследования ведутся в разных странах)

 практическое применение сейчас имеют малолегированные сплавы, поскольку основным условием является коррозионная стойкость в воде и паре при температуре 250-300^оС

Марка	Состав,%					Т/Тmax,ОС	До/после облучения
	Mg	Si	Fe	Cu	Ni		в, МПа	0,2, МПа	, %
АД-1	0,05	0,35	0,3	0,05	-	90/130	95/180	47/120	38/21
САВ-1	0,5-0,9	1,0	0,2	0,012	0,03	130	290/330	245/280	11/10
6061	1,0	0,6	-	0,25	-	90/200	315/330	270/310	18/16
Х8001	-	0,2	0,5	-	1,0	200	-	-	-
1FА-3	0,8-1,0	9	-	-	1,0	315	-	-	-
АПН	-	-	0,5	-	1,0	300	-	-	-

• деформируемые сплавы САВ-1, АД-1 могут применяться в твэлах и пэлах водо-водяных реакторов до 130^оС, допускают термообработку, но недостаточно коррозионностойки

САВ-1 используют в ОАЭС, А1-Чехия, РБМК (в пэлах), ИР – МР, ИРТ, ВВР-С, ВВР-М, МИР

АД-1 используют в элементах АЗ промышленных реакторов

• деформируемые cплавы с Ni, Fe имеют гетерогенную структуру (чистый алюминий+ включения интерметаллидных фаз), высокую прочность и пластичность и могут применяться в дисперсионных твэлах энергетических реакторов до 230^оС

• Cu, Mn не вводят из-за плохих ядерных свойств (сечение 3,6 и 13,4 б, большая наведённая радиоактивность - ⁶⁴Cu c _1/2 = 12,8 ч и ⁵⁶Mn c _1/2 = 2,574 ч)

• литейный сплав 1FА-3 используют в арматуре первого контура реакторов

• чрезмерное легирование вызывает хрупкость

• использование порошковой металлургии позволяет улучшить коррозионные свойства сплавов, в том числе и перечисленных, САП используют в виде опорных труб в РБМК

 радиация оказывает относительно слабое влияние в связи с низкой температурой рекристаллизации, но при облучении ниже температуры рекристаллизации заметно упрочнение (максимум достигается при флюенсе быстрых нейтронов около 10²¹см^-2) без особого снижения или при допустимом снижении пластичности

 свойственное алюминию распухание под облучением связано с образованием пузырьков из вакансий и гелия, легирование элементами с большим радиусом подавляет распухание (ловушки для вакансий), этому способствует и образование химических соединений, у которых вакансии рекомбинируют с внедрениями

влияние облучения на коррозионную стойкость

• радиация снижает коррозионную стойкость алюминиевых сплавов (у сплава Х8001 при температуре 190^оС и Ф_бн⁼ 10¹²см^-2с^-1 в чистой воде она падает вдвое) в основном из-за нарушения целостности окисной плёнки

• эффект облучения зависит от чистоты воды (вводят ограничения на её жёсткость, содержание хлоридов, сульфатов, меди, рН)

• введение никеля и железа снижает эффект облучения до примерно 10 %

• движение теплоносителя усиливает коррозию, при больших скоростях теплоносителя наблюдают коррозионно-эрозионные повреждения (смывание продуктов коррозии), усилению способствует и вибрация

• коррозионная стойкость выше при контакте с Х18Н8 и ниже при контакте с цирконием