열간압연된 Zr-2.5wt.%Nb합금의 폭발변태기구

초록

Zr-2.5wt.%Nb합금이 CANDU형 중수로의 압력관재료로 약 20년동안 사용되어져 왔으나 아직까지 이 합금의 초기조직에 대한 이해가 완전하게 이루어지지는 않고 있다. 특히, Zr-2.5Nb은 압력관 제조과정동안에 복잡한 열기계적 과정을 거치기 때문에 열기계적 과정에 따라 Zr-2.5Nb의 미세구조와 집합조직이 달라지게 되며 이는 기계적 성질에 영향을 주게된다. 열간가공시의 변형기구, 그리고 가공후의 냉간속도등을 들 수 있다. 현행 Zr-2.5wt.%Nb 압력관은 열간압출과 연이은 냉간가공에 의해 제조되는데 열간압출과정동안 Zr-2.5wt.%Nb의 미세조직과 집합조직은 거의 결정되어져 현행 압력관은 강한 집합조직을 갖는 α-Zr상과 그 α-Zr상을 둘러싸고 있는 β상의 이상 구조를 갖는다. 그러나, 열간압연을 행한 경우 본 실험의 경우 폭발변태에 의해 형성된 무질서한 집합조직을 갖는 미르텐사이트 α′상과 α-Zr상이라는 현행 압력관과는 상이한 미세조직과 집합조직을 보였다. 특히, 열간압연된 본 실험의 합금의 기계적 성질은 기지를 이루고 있는 폭발변태에 의해 형성된 부질서한 집합조직을 갖는 α′상에 의해 좌우될 것으로 판단되며 현행 압력관과는 다른 최기의 미세구조와 집합조직의 차이를 설명하기 위해 폭발변태 기구에 대한 고찰이 필수적이다. 따라서 열간압연시의 온도, 변형량, 열간압연중의 재가열, 그리고 불순물원소인 Ce, Fe 등과 전위와의 상호작용이라는 관점하엣 폭발변태의 기구를 고찰하고 하였다. As-rolled된 시편을 가지고 dilatometer을 이용하여 열간압연조건으로 시간에 따른 시편의 길이변화를 관찰하였으며 동일한 조건으로 as-rolled, 5회, 10회, 15회, 열처리르 행한 후 투과전자현미경으로 α상, α′상의 형태변화 관찰하였으며 α상, α′상의 경도변화를 관찰하였다. 또한, 각 열처리 조건에서 α상, α′상상에 분포하는 Cr, Fe, Nb의 농도변화를 분석투과전자현미경을 조사하였다. 폭발변태는 열간압연 도중에 많은 변형량과 반복 재가열에 의해 동적인 변태가 억제되고 subboundary에 편섣된 불순물 원소인 Cr과 Fe와 전위와의 강력한 인력형으로 작용하였기 때문이다.