Словарь научных терминов
Урана сплавы

УРАНА СПЛАВЫ, сплавы на основе урана. Применяются гл. обр. в качестве ядерного топлива в тепловыделяющих элементах (твэлах). Использование чистого урана ограничено из-за плохих мех. св-в. У. с., особенно подвергнутые термич. обработке, отличаются от чистого урана более высокими мех. св-вами, что обусловлено образованием в них твердых р-ров или интерметаллич. соединений с легирующими элементами.

Элементы, входящие в состав У. с., должны обладать ми-ним. величиной сечения захвата нейтронов, что позволяет уменьшать загрузку в реактор обогащенного урана. Особое внимание уделяется совместимости сплавов с материалом оболочки твэлов при рабочих т-рах, а также их обрабатываемости.

У. с. условно делят на две группы. В первую входят сплавы с элементами, обладающими малой р-римостью в http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/7/4/14974.jpeg :и http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/7/5/14975.jpeg фазах урана (Al, Be, Fe, Si, Та, Cr и др.), во вторую - сплавы с элементами, обладающими большой р-римостью в http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/7/6/14976.jpegфазе: Nb, Zr, Ti, Pu, Hf - полная взаимная р-римость, Mo, U, Re и др.- р-римость более 10 ат. %.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/7/7/14977.jpeg

Диаграмма состояния системы U-Mo.

На рис. приведена, как наиб, характерная, диаграмма состояния системы U-Mo. Сплавы, содержащие до 33,3 ат. % Mo, в равновесном состоянии при нормальных условиях имеют структуру http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/7/8/14978.jpeg . При закалке в сплавах с относительно небольшим содержанием Mo образуется мар-тенситная структура пересыщенного твердого р-ра на основе

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/7/9/14979.jpeg фазы - http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/0/14980.jpeg- и http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/1/14981.jpeg-фазы; при закалке У. с. с относительно высоким содержанием Mo (более 12 ат. %) образуется структура на основе g-фазы -http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/2/14982.jpeg- иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/3/14983.jpeg-фазы.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/4/14984.jpeg -Фаза (до 4,5 ат. % Mo) представляет собой пересыщенный твердый р-р на основе http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/5/14985.jpeg, в решетке к-рого параметр b последовательно уменьшается с увеличением содержания Mo. http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/6/14986.jpeg-Фаза (4,5-10 ат. % Mo) отличается от http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/7/14987.jpeg-фазы небольшим моноклинным искажением ромбич. ячейки. Элементарная ячейка gS-фазы основана на удвоенной по всем направлениям объемноцентрированной кубич. ячейке g-U (а = 0,6884 нм для сплава с 12,4 ат. % Mo, пространственная группа Im3m, z= 16) и содержит 16 атомов в неупорядоченном состоянии, 8 из к-рых на ~ 0,001 нм смещены в направлениях осей третьего порядка. Структура g0-фазы для сплава с 10,5 ат. % Mo (а = 0,6960 нм, с = 0,6782 нм, пространственная группа I42m, z = 16) отличается от gS-фазы небольшим тетрагональным искажением ячейки; при этом величина смещения атомов возрастает до ~ 0,002 нм.

В зависимости от содержания Mo в сплаве происходит также изменение межатомных расстояний в структурах мета-стабильных фаз и соответствующее изменение твердости закаленных и отпущенных сплавов. Все эти изменения приводят к снижению твердости закаленных сплавов в области a:-фазы, несмотря на то, что легирование Mo увеличивает прочность сплава.

У. с. хорошо сохраняют мех. прочность при повышенных т-рах, отличаются коррозионной стойкостью в воде при высоких давлениях и т-рах; изделия из них не изменяют форму и размеры при облучении и колебаниях т-ры. Сплавы, содержащие до 10 ат. % Mo, после закалки из области g-фазы и послед, отпуска при 400-450 0C характеризуются высокой твердостью по Виккерсу (до 570 HV).

Наиб, высокими мех. св-вами обладают трехкомпонентные (тройные) сплавы, легированные Mo и Nb, Mo и Zr, Mo и Ti, Nb и Zr. Тройные У. с. по прочности не уступают высокопрочным легированным сталям (http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/8/14988.jpeg 1600 МПа, удлинение http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/8/9/14989.jpeg ). Большой практич. интерес в качестве ядерного топлива представляют сплавы U-Al и U-Si в виде соединений UAl3, U3Si и U3Si2; в сплав U-Al для стабилизации фазы UAl3 и предотвращения р-ции UAl3 +Alhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/9/9/0/14990.jpegUAl4 вводят до 3% Si. Эти сплавы хорошо удерживают газообразные продукты деления и имеют высокую радиационную стойкость.

В У. с. с актиноидами Np и Pu, наиб, близкими к U по электронной структуре и величине атомных радиусов, образуется непрерывный ряд твердых р-ров на основе g-фазы U, а также широкие области твердых р-ров на основе b- (до 26 ат. % Np и ~ 20 ат. % Pu) и a-фазы (до 43 ат. % Np и ~ 15 ат. % Pu). Сплавы U-Pu являются основой для т. наз. смешанного ядерного топлива.

В качестве исходного материала для облучения в реакторах с целью произ-ва Pu используют т. наз. нормализованный уран - малолегированные сплавы U с содержанием (по массе) 0,04-0,12% Al, 0,02-0,04% Fe и 0,03-0,11% С либо 0,01-0,05% Fe и 0,01-0,03% Si; такие сплавы обладают мелкозернистой структурой и повышенными, по сравнению с нелегированным U, мех. св-вами.

У. с. получают гл. обр. путем совместного плавления компонентов в вакуумных индукционных или дуговых печах, а также методом электроннолучевой плавки. Из У. с. методом литья или обработки давлением изготавливают тепловыделяющие элементы, детали контейнеров для хранения радиоактивных источников, нек-рые детали самолетов (гироскопы, лопатки турбин, балансиры), наконечники бронебойных снарядов; применяют их также в качестве защиты от излучения ядерных реакторов.

Лит.: Сокурский Ю.Н., Стерлин Я.M., Федорченко В.П., Уран и его сплавы. M., 1971; Вопросы атомной науки и техники, сер. Материаловедение и новые материалы, под ред. H. T. Чеботарева, в. 3, M., 1990; Кац Дж., Сиборг Г., Морес Л., Химия актиноидов, пер. с англ., т. 1, M., 1991. H. T. Чеботарев.



Уайт-спирит Убихиноны Угарный газ Уги реакция Углеводороды Углеводы Углеграфитовые материалы Углекислый газ Углемасляные смеси Углепластики Углерод Углерод технический Углерод-углеродные материалы Углерода оксид Углерода сульфоксид Углеродные волокна Углеродопласты Углехимия Угольная кислота Ударная волна, Ударных труб метод Удобрения Уксусная кислота Уксусный альдегид Ульмана реакции Ультразвук Ультразвуковые аппараты Ультрамарин Ультрамикроскопия Ультрамикрохимический анализ Ультрафильтрация Ультрафиолетовая спектроскопия Ультрафосфаты Ультрацентрифугирование Умбеллиферон Умбра Ундекалактон Ундеканаль Ундеканол Уплотнительные смазки Уравнения состояния Уралкидные смолы Уран Урана сплавы Уранаты Уранорганические соединения Урацил Уреаза Уреиды Уретановые эластомеры Уретаны Уридин Уровнемеры Уроновые кислоты Урри-караша реакция Ускорители вулканизации