Creep and stress-rupture of high strength zirconium alloys

Abstract

Zirconium-based alloys with small additions of tin, molybdenum, niobium and aluminum are being developed as candidate materials for high-strength pressure tubes in advanced CANDU reactors. The out-reactor creep and stress-rupture properties of 12 alloys based on these elements have been determined and correlated with their metallographic structures and substructures and thermomechanical histories. An alloy of composition Zr-3 wt% Sn-1 wt% Mo-1 wt% Nb was the best for high creep strength, low neutron capture cross section and reasonable corrosion resistance. Résumé Des alliages à base de zirconium et con tenant de faibles additions d'étain, de molybdéne, de niobium et d'aluminium sont en voie de développement comme matériaux à haute résistance pour des tubes de force pour le réacteur CANDU. Les propriétés de 12 de ces alliages ont été évaluées hors réacteur quant au fluage et à la rupture; des corrélations ont été établies entre ces propriétés et la structure métallographique, et les traitements thermomécaniques subis. Le meilleur alliage pour sa résistance au fluage, sa faible section de caputre des neutrons et sa résistance à la corrosion, a une composition de: Zr-3% Sn-1% Nb (% pondéral).