Influência de tratamentos térmicos sobre varetas combustíveis de Zr-1.0Nb-1.0Sn-0.1Fe: Evolução microestrutural, propriedades mecânicas e comportamento sob desgaste por fretting

• Published in: Holos (Natal, RN) RN), 2024-11, Vol.5 (40)
• Main Authors: De Azevedo Baêta, Daniele, De Medeiros, Neil
• Format: Article
• Language: Portuguese
• ISSN: 1807-1600; 1807-1600
• DOI: 10.15628/holos.2024.15893

Neste trabalho, estudou-se o comportamento de varetas combustíveis de Zr-1Nb-1Sn-0,1Fe submetendo-as a ensaios físicos visando reproduzir a ocorrência de fretting e reduzir a ocorrência de GTRF por meio de engenharia de superfície/transformação de fase. Para tanto, tratamentos térmicos foram realizados nas superfícies das varetas combustíveis em diferentes temperaturas para modificar a microestrutura (α-Zr a β-Zr) e melhorar as propriedades mecânicas. Os testes mecânicos confirmaram a melhora nas propriedades mecânicas e os testes MEV, EED e DRX confirmaram a modificação da microestrutura da liga. Os testes de fretting foram realizados em equipamentos projetados para induzir deslocamentos horizontais das varetas combustíveis em relação à grade espaçadora. Verificou-se, por microscopia confocal, que os mecanismos de desgaste por fretting observados nas varetas combustíveis incluem abrasão, adesão e deformação plástica, e que o aumento da temperatura de tratamento térmico diminui a perda de massa, indicando desgaste por fretting menos severo In this work, the behavior of Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe fuel rods was studied by subjecting them to physical tests aimed at reproducing the occurrence of fretting and reducing the occurrence of GTRF through surface engineering/phase transformation. To that end, heat treatments were carried out on the surfaces of the fuel rods at different temperatures to modify the microstructure (α-Zr to β-Zr) and improve the mechanical properties. Mechanical tests confirmed the improvement in the mechanical properties and SEM, EDS, and XRD tests confirmed the modification of the alloy microstructure. The fretting tests were carried out in equipment designed to induce horizontal displacements to the fuel rods in relation to spacer grid. It was verified, through confocal microscopy, that the fretting wear mechanisms observed in the fuel rods include abrasion, adhesion, and plastic deformation, and that the increase in the heat treatment temperature decreases the mass loss, indicating a mild fretting wear regime.