• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제46권4호
• /
• pp.521-528
• /
• 2014

The surface modification of engineering materials by laser beam scanning (LBS) allows the improvement of properties in terms of reduced wear, increased corrosion resistance, and better strength. In this study, the laser beam scan method was applied to produce an oxide dispersion strengthened (ODS) structure on a zirconium metal surface. A recrystallized Zircaloy-4 alloy sheet with a thickness of 2 mm, and $Y_2O_3$ particles of $10{\mu}m$ were selected for ODS treatment using LBS. Through the LBS method, the $Y_2O_3$ particles were dispersed in the Zircaloy-4 sheet surface at a thickness of 0.4 mm, which was about 20% when compared to the initial sheet thickness. The mean size of the dispersive particles was 20 nm, and the yield strength of the ODS treated plate at $500^{\circ}C$ was increased more than 65 % when compared to the initial state. This strength increase was caused by dispersive $Y_2O_3$ particles in the matrix and the martensite transformation of Zircaloy-4 matrix by the LBS.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
• /
• 한국원자력학회 1999년도 춘계학술발표회요약집
• /
• pp.233-233
• /
• 1999

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제15권6호
• /
• pp.57-65
• /
• 1997

A study was undertaken to determine the influence of welding variables such as shielding and plasma gases, torch standoff, travel speed and heat input, etc. on the quality of plasma arc welds in Zircaloy-4 sheet, 2mm thick. Effect of shielding gases and their flow rates on the mechanical properties of Zircaloy-4 welds by plasma arc welding were determined in terms of tensile, bardness and bend tests. The microstructure and fracture surface of Zircaloy-4 welds were investigated by optical and scanning electron microscopies. In addition, the causes of porosity and undercut in plasma arc welds of Zircaloy-4 were also investigated. Zircaloy-4 weld bead width and depth by helium shielding gas showed a wider and deeper than those by argon. It was found that Zircaloy-4 welds with shielding gas of helium did dxhibit a little smoother and uniform weld beads than those with shielding gas of argon. It was also found that the optimum gas flow rates for Zircaloy-4 welding were 0.45l/min for plasma gas with Ar and 4.5 - 6 l/min for shielding gas with He. In addition, there was no big difference in the microstructure and fracture surface of the weld metals made by either Ar shielding gas or He shielding gas.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제11권4호
• /
• pp.70-78
• /
• 1993

An attempt was made to investigate the effect of brazing time on microstructure, microhardness, and corrosion of Zircaloy -4as well as the beryllium diffusion into its sheet. The sheets were coated with beryllium and brazed at $1020^{\circ}C$ for 20-40 minutes in $2{\times}10^{-5}$ torr vacuum atmosphere. 1. Microstructurally the brazed zone was largely divided into three regions: a region of continuous or partially formed of eutectic liquid films along grain boundaries; a region of precipitation in both grains and grain boundaries; a region of elongated wide structure of .alpha.-laths, which was not affected by beryllium. 2. Due to the precipitates, the beryllium-migrated region was hardened and the width of the hardened region increased with increasing brazing time. 3. Beryllium brazed Zircaloy -4 sheets showed a higher corrosion rate than those of as-received and heat-treated at a brazing temperature. 4. Diffusion coefficient of beryllium into Zircaloy -4 at $1020^{\circ}C$ for 30 minutes was $7.67{\times}10^{-7}cm^2/sec.$ It seemed that Be penetrated Zircaloy -4 by forming eutectic liquid films along grain boundaries in the proximity of Be/Zr interface and it, thereafter, diffused into Zircaloy mainly by interstitial solid solution.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제35권8호
• /
• pp.889-897
• /
• 2011

본 연구에서는 핵연료 지지격자체의 재료인 Zircaloy-4 와 Zirlo 판재의 이론적 성형한계 예측모델을 제시했다. 먼저 인장시험 및 이방성시험으로 응력-변형률곡선과 이방성계수를 획득했으며, NUMISHEET 96을 따르는 돔장출시험으로 두 재료의 실험적 성형한계도들을 얻었다. 이론적 성형한계도는 성형한계모델과 항복조건의 영향을 받는다. Swift 확산네킹이론, Marciniak-Kuczynski 의 재료결함 모델, Storen-Rice 의 정점이론을 이용해 부변형률이 양인 구간에서의 성형한계 곡선을 구했으며, 부변형률이 음인 구간에는 Hill 의 국부네킹 이론을 적용했다. 또한 재료이방성을 고려하기 위해 Hill 48, Hosford 79 항복조건을 사용 했다. Swift 확산네킹모델 (Hill 48 항복조건 적용)과 Hill 모델은 각각 변형률비가 양과 음인 영역에 대해 Zircaloy-4의 성형한계도를 비교적 정확히 예측하며, Zirlo의 성형한계도는 Hosford 79 항복조건 (a = 8)을 적용한 Storen-Rice 모델로 나타낼 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제37권10호
• /
• pp.1239-1249
• /
• 2013

본 연구에서는 zircaloy-4 판재에 대해 바우싱거 효과를 고려한 경화거동 예측모델을 구축했다. 금속소재 가공에서 인장 후 압축 시 항복응력이 감소한다. 이에 스프링백 해석 시 바우싱거 효과를 반드시 고려해야 한다. Simple shear 시험에서 적정 시편크기 및 적정 조임토크에 대한 결정법을 제시했다. 5 가지 재료에 대한 simple shear 시험을 통해 응력-변형률 곡선을 구했다. 또한 유한요소해석을 활용해 simple shear 하중-변위 곡선으로부터 유효응력-변형률 곡선으로 변환과정을 소개했다. 등방/운동성 경화 조합모델을 활용해 simple shear 순/역방향 시험을 모사했다. 이때 각 경화계수에 따른 하중-변위 곡선 변화를 관찰하고, zircaloy-4에 대한 경화계수를 결정했다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제24권1호
• /
• pp.75-85
• /
• 1992

($\alpha$+$\beta$) 영역에서 급냉된 지르칼로이-4 판재 시편에서 집합조직의 변화와 그 조직이 0.2% 항복강도에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. ($\alpha$+$\beta$) 입자의 크기가 $\alpha$영역에서 소둔된 시편의 입자 크기보다 약간 클 경우 관찰되는 집합조직은 $\alpha$-소둔된 시편의 것 ((0001) 기저폴은 수직 방향에서 방향으로 30$^{\circ}$기울어져 분포)과 비슷하였다. ($\alpha$+$\beta$) 입자 크기가 $\alpha$ -소둔된 시편의 입자 크기보다 2배 정도로 커지면서 기저폴의 최대치는 수직 방향에서 방향 및 압연 방향으로 약 15$^{\circ}$기울어져 분포하여 집합조직은 등방성을 가졌다. 열처리 시간이 길어질수록 Kearns의 집합조직 변수 f는 압연 방향에서 증가하였고 횡 방향에서는 약간 커졌으며 수직방향에서는 계속 감소하였다. 압연 방향의 f가 조금 증가함에 따라 0.2% 항복강도는 크게 증가하였다. 변형 기구에 따른 Schmid인자와 분해전단응력을 구하여 집합조직이 항복강도에 미치는 영향을 조사하였다. 급격한 항복강도의 증가는 주로 미세조직의 변화에 기인하였으며 집합조직이 미치는 영향은 상대적으로 작았다.