The effect of hydrogen and strain rate on the “ductile-brittle” behaviour of zircaloy

• Published in: Journal of nuclear materials 1967-01, Vol.22 (2), p.137-147
• Main Authors: Fearnehough, G.D., Cowan, A.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0022-3115; 1873-4820
• DOI: 10.1016/0022-3115(67)90023-2

Tests have been made on hydrided and non-hydrided zircaloy Charpy specimens in slow bend and also at impact rates of strain using an instrumented impact machine. The dynamic and static yield stresses have been determined over a wide temperature range and it is concluded that different mechanisms control yielding at the two strain rates. The strain rate sensitivity of the yield stress is accompanied by a strain rate sensitivity of the “ductile-brittle” transition. The energy absorbed by non-hydrided zircaloy specimens is increased by testing at high strain rates, whereas hydrided zircaloy is considerably embrittled by increasing the strain rate. Des essais ont été effectués sur des éprouvettes de resilience Charpy en zircaloy exempt d'hydrogène ou hydruré en flexion lente et aussi à des vitesses de déformation par choc utilisant une machine de rupture par choc. Les limites élastiques dynamique et statique ont été déterminées sur un large domaine de température et il a été conclu que des mécanismes différents contrôlent le comportement à la limite élastique aux deux vitesses de déformation. La sensibilité à la vitesse de déformation de la limite élastique est accompagnée d'une sensibilité à la vitesse de déformation de la transition “ductilefragile”; l'énergie absorbée par les éprouvettes de zircaloy exempt d'hydrogène est augmentée par des essais à des vitesses de déformation élevées, tandis que le zircaloy hydruré est fortement fragilisé par l'accroissement de la vitesse de déformation. Es wurden vergleichende Versuche an Charpy-Proben aus wasserstoffreiem und aus hydriertem Zircaloy durchgeführt. Die Dehnung wurde durch schwache Biegung und durch Stoss mit Hilfe eines geeigneten Kerbschlaggerätes aufgebracht. Es wurde die dynamische und die statische Streckgrenze über einen grösseren Temperaturbereich bestimmt. Aus den Ergebnissen lässt sich schlussfolgern, dass verschiedene Mechanismen für den Streckvorgang verantwortlich sind, je nachdem, ob die Beanspruchungsgeschwindigkeit gross oder klein ist. Die Abhängigkeit der Fliessspannung von der Dehnungsgeschwindigkeit hängt zusammen mit der Abhängigkeit der Umwandlung “duktil-spröde” ebenfalls von der Dehnungsgeschwindigkeit. Die Energieaufnahme durch wasserstoffreie Zircaloy-Proben steigt an bei Versuchen mit hohen Dehnungsgeschwindigkeiten. Bei hydriertem Zircaloy dagegen steigt mit wachsender Dehnungsgeschwindigkeit die Versprödung.