מהן תכונות החומר של סגסוגת זירקוניום 705?
לזירקוניום חתך רוחב נמוך של בליעת נויטרונים תרמיים, חוזק וקשיות גבוהים, עמידות מצוינת בפני קורוזיה וגמישות. הוא נמצא בשימוש נרחב בתחומי תעשיית האנרגיה האטומית, התעופה והחלל והביו-רפואה. זהו חומר אסטרטגי חשוב, המכונה גם "המתכת מספר אחת של העידן האטומי". כדי להגביר עוד יותר את יציבות השימוש בסגסוגות זירקוניום ולהפחית את הקשיים בעיבוד ובייצור, חיוני לחבר חומרי סגסוגת זירקוניום. לכן, חיוני ללמוד את המבנה והתכונות של חיבורי סגסוגת כפולה לאחר היווצרותם באמצעות טכנולוגיית ריתוך, וריתוך דיפוזיה הוא שיטת חיבור חומרים נפוצה שניתן להשתמש בה לריתוך זירקוניום וסגסוגות זירקוניום.
סגסוגת זירקוניום Zr705 שימש כחומר הבסיס, Cu הוסף כשכבת הביניים, וריתוך דיפוזיה בוואקום בוצע בתנאים שונים. בעיקר נחקרו ההשפעות של עובי שכבת הביניים Cu וטמפרטורת הריתוך על מבנה המיקרו והתכונות המכניות של המפרק המרותך בדיפוזיה. נדונו המפרקים. מנגנון היווצרות; בנוסף, נבדקה עמידות הקורוזיה של המפרקים בתמיסות חומציות באמצעות ניסויי קורוזיה בטבילה, ונבדקה עמידות בפני קורוזיה של מפרקים מרותכים המתקבלים בעובי שכבת ביניים וטמפרטורות ריתוך שונות. התוצאות מראות:
① לאחר הוספת רדיד Cu כשכבת הביניים, כאשר עובי נייר ה-Cu הוא 30μm-טמפרטורת ריתוך 900>920 מעלות צלזיוס ועובי נייר ה-Cu הוא 10μm-טמפרטורת ריתוך 880, 900, 920 מעלות צלזיוס, הממשק נוצר ליד הבסיס מתכת ישנם שני מבנים ארגוניים, מבנה Widmanstatten ומבנה דו-פאזי, שעלולים להיגרם על ידי דיפוזיה של אטומי Cu. כאשר הטמפרטורה עולה על 920 מעלות צלזיוס ומגיעה ל-940 או 960 מעלות צלזיוס, מגיעים לטמפרטורה שבה הופך a->p לחלוטין, וכל מבנה החומר הבסיסי הוא מבנה Widmanstatten.
② כאשר עובי נייר ה-Cu הוא 30μm - טמפרטורת ריתוך 900, 920% ועובי נייר ה-Cu 10μm. טמפרטורת ריתוך 880.900 מעלות צלזיוס, נוצרת שכבה של תרכובת בין-מתכתית במפרק, ושכבת תרכובת זו מכילה Zr2Cu.Zri4Cu5i> ZrCu>ZrCu5 ו-Zr3Cu8 פאזות וייתכנו שלבים Zr7Cuio ו-Zr8Cu5. בנוסף, בעת שימוש ב-Cu בעובי של 10 מיקרומטר כשכבת הביניים באותה טמפרטורה (920 מעלות צלזיוס), לא נוצרו תרכובות בין-מתכתיות, מה שמעיד על כך שלעובי רדיד הנחושת יש השפעה מסוימת על התגובה הכימית הממשקלת. בעת הגדלת טמפרטורת ההלחמה ל-940 מעלות צלזיוס ו-960 מעלות צלזיוס. (בזמן 2 לא נוצרה שכבת תרכובת מתכת במפרקים שבהם נוספה Cu בעובי של 30pm או 10pm כשכבת הביניים. ייתכן שהסיבה היא שטמפרטורת הריתוך האיצה את קצב הדיפוזיה והמרחק של אטומי Cu לתוך מטריצה Zr, ואטומי Cu היו מוצקים. מומס במטריצה Zr, נוצר לבסוף אזור פתרון מוצק Zr-Cu רחב יותר.
③ בעובי של רדיד 30μmCu, חוזק המתיחה המרבי עולה בהדרגה עם עליית הטמפרטורה, וההתארכות תחילה עולה ואז יורדת, ואז הטמפרטורה היא 940 מעלות צלזיוס; בעובי של נייר כסף 10μmCu, חוזק המתיחה וההתארכות המרביים הם שניהם. התכונות המכניות של המפרקים היוצרים את שכבת התרכובת גרועות, מה שאמור לנבוע מהשלב הקשה השביר של התרכובת הבין-מתכתית. התכונות המכניות של המפרקים ללא התרכובת הבין מתכתית משתפרת באופן משמעותי כאשר הטמפרטורה היא 940 מעלות צלזיוס. כאשר, חוזק המתיחה וההתארכות המרביים של המפרק היו הגבוהים ביותר מבין כל העוביים, ועלו מ-576MPa ו-23% ב-30μm ל-580MPa ו-32% ב-10μm (חומר בסיס מקורי 585MPa ו-44%).
שיעור הקורוזיה של סגסוגת זירקוניום בנוזל מאכל חומצי הוא פחות מ-0.5% לשעה. מנקודת המבט של מיקרומורפולוגיה של קורוזיה, העמידות בפני קורוזיה היא: חומר בסיס לאחר ריתוך > אזור ריתוך ללא שכבת תרכובת > חומר בסיס מקורי > שכבת ריתוך אזור ריתוך; מנקודת המבט של שיעור הקורוזיה ושיעור הירידה במשקל, שיעור הקורוזיה ושיעור הירידה במשקל של חומר הבסיס המקורי הם הגבוהים ביותר, כאשר שיעור הירידה במשקל מגיע ל-44%. ככל שטמפרטורת הריתוך עולה, קצב הקורוזיה יורד וקצב הירידה במשקל יורד.
