The creep behaviour of the magnesium-zirconium alloy ZA at 400° and 450° C in carbon dioxide containing ≈ 200 ppm moisture

• Published in: Journal of nuclear materials 1963, Vol.8 (2), p.198-206
• Main Authors: Kent, R.P., Wells, T.C.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0022-3115; 1873-4820
• DOI: 10.1016/0022-3115(63)90035-7

The creep behaviour of the magnesium-zirconium alloy ZA was studied in tests of up to 5600 h duration at 400° C and up to 12 600 h duration at 450° C, in an atmosphere of carbon dioxide containing ≈ 200 ppm water. The accompanying microstructural changes were observed by optical and electron microscopy. The alloy is stronger at 450° C than at 400° C and additional strengthening obtains from prestraining at 250° C prior to creep-testing. In stress rupture tests at 200° C subsequent to creep-testing, the time to rupture and the rupture ductility are lower in specimens previously tested at 450° C than in those tested at 400° C. The increase in creep strength at 450° C, and subsequent loss of ductility, are attributed principally to the precipitation of a zirconium-rich phase, tentatively identified as ε-zirconium hydride, which forms both intragranularly (as ribbons and thin hexagonal plates) and as intergranular particles. Le comportement au fluage de l'alliage magnésium-zirconium ZA fut étudié au cours d'essais d'une durée de 5600 heures à 400° C et de 12 600 heures à 450° C en atmosphère de gaz carbonique contenant 200 ppm d'eau. Les modifications de la structure micrographique dues au fluage furent examinées au microscope optique et au microscope électronique. L'alliage est plus résistant à 450° C qu'à 400° C et on obtient une amélioration supplémentaire de la résistance par une déformation à 250° C précédant l'essai de fluage. Dans les essais de résistance à la rupture à 200° C postérieures à l'essai de fluage, le temps nécessaire pour la rupture et la ductilité à la rupture sont plus faibles dans les échantillons essayés au préalable à 450° C que dans ceux essayés à 400° C. L'augmentation de résistance au fluage à 450° C et la perte postérieure de ductilité sont attribuées principalement à la précipitation d'une phase riche en zirconium, qu'on a tenté d'identifier à l'hydrure de zirconium ε, qui précipite à la fois en particules disposées à l'intérieur des cristaux (sous forme de rubans et de plaquettes minces hexagonales) et aux joints des grains. Das Kriechverhalten der Mg-Zr Legierung (ZA) wurde in Versuchen ermittelt, die bei 400° C eine Dauer von 5600 Std. hatten, bei 450° C eine Dauer von 12 600 Std. Die Versuche wurden in einer Kohlendioxid-Atmosphäre durchgeführt, die 200 ppm Wasser enthielt. Die auftretenden Änderungen in der Mikrostruktur wurden optisch und elektronenmikroskopisch beobachtet. Die Legierung ist bei 450° C fester als bei 400° C.