Zr합금의 석출물 특성에 미치는 Mo의 영향

초록

원자력 발전소의 가동조건이 고연소도 및 냉각수의 고pH, 고온화 등의 가혹한 조건이 요구됨에 따라, 노심재료의 부식특성 및 기계적 성질 등의 향상이 요구되고 있다. 이러한 실정에 따라 진보된 Zr합금을 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되어 ZIRLO, E635, Duplex, VAZ 등 다양한 합금들이 개발되었다. 특히 ZIRLO합금은 Zircaloy합금에 비해 creep저항성, 부식저항성, 치수안정성 등이 우수한 것으로 보고되고 있으며, 이러한 특성들은 석출물의 크기, 분율 및 종류에 따라 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서 석출물의 특성을 조절할 수 있다면, 보다 우수한 성질을 갖는 합금을 개발할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 ZIRLO(Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe)합금에 Mo을 0.55wt.% 첨가하여 석출물의 특성 및 이에 따른 결정립의 입자성장 거동의 변화에 대해 조사하였다. Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe-xMo 조성의 합금을 590C에서 32시간까지 열처리한 후 투과전자현미경을 이용하여 석출물의 특성을 관찰하였다. 그 결과 Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe합금에 Mo의 첨가는 석출물의 분율을 증가시키고, 그 크기를 감소시켜 입자성장을 억제하는 것으로 나타났다. 또한, Mo을 첨가하지 않은 합금에서 나타난 금속간화합물 형태의 석출물은 (Zr,Nb)4Fe이었으나, Mo을 0.55wt.%첨가한 합금에서는 Zr21Nb9Mo7Fe가 발 견되었다.