Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1958, H. 9 - Högtemperaturmaterialens utveckling, av Elmar Umblia
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
aktualiserats. Härvid har man särskilt
uppmärksammat oxider, karbider och nitrider av
uran och torium som bränsle och fertilt
material, berylliumoxid och -karbid som moderator
samt borkarbid, metallborider jämte vissa
sällsynta jordartsmetalloxider som potentiella
material för regleringselement.
Konstruktionssvårigheterna på grund av materialens sprödhet
tycks vara lättast att bemästra i ortsfasta
gas-kylda reaktorer.
De ur konstruktionssynpunkt mest lovande
icke-metalliska materialen är grafit och
eventuellt nysstillkomna Pyroceram-material. Just
nu är dock grafit egentligen det enda
ultrahög-temperaturmaterialet för ugnar, nukleär
teknologi m.m. Den har göd beständighet mot
temperaturväxlingar och tillfredsställande
värmeledningsförmåga. Ehuru även grafitteknologin
gjort framsteg i samband med övriga
nukleärteknologiska landvinningar, har dock
reaktor-grafit fortfarande en porositet av ca 25 %.
Emellertid tycks möjligheterna att framställa
tätare grafit med bättre mekaniska och
termiska egenskaper samt med större
modererings-effekt ej vara uttömda. Dessutom har man nu
skyddsbeläggningar av SiC, A1203 och Zr02,
vilka hindrar grafits oxidation vid temperaturer
ända till ca 2 500°C.
Kerametaller
En kerametall är ett tvåfasmaterial. Av den
spröda icke-metalliska fasen väntar man sig
ökad varmhållfasthet och förbättrad
korrosionsresistens, av den duktila metallfasen
främst en för praktiskt bruk tillräcklig
förmåga att uthärda mekaniska och termiska
chocker. De mest lovande kerametallerna
brukar innehålla 50—75 vikt-% metall (Tekn. T.
1949 s. 47; 1951 s. 26; 1952 s. 104, 1032; 1953
s. 818; 1955 s. 95, 818).
Teoretiskt kan en kerametall tänkas med olika
struktur, såsom dispersionstyp, fiberarmerad
typ och laminerad typ. Av olika skäl har man
emellertid än så länge framställt i huvudsak
enbart kerametaller av dispersionstyp, både
tätsintrade och metallimpregnerade. Det följande
gäller sålunda främst för dispersionstvpen.
Ehuru kerametallers egenskaper beror på
komponenternas mängdförhållande är dessas
egenskaper dock inte additiva därför att
produktens också beror på strukturen och
förhållandena vid korngränserna. Egenskaperna
brukar bli bäst, när den ena fasen är homogent
finfördelad i den andra så att mer eller mindre
isolerade och avrundade icke-metalliska korn
täcks av en tunn metallfilm, vars egenskaper
bestämmer framför allt kerametallens
mekaniska egenskaper. Utmattningsgränsen ligger
t.ex. högre hos en finkornig film, medan
krypgränsen är högre hos en mera grovkristallin.
Antag att metallfilmens tjocklek ej är över ca
1 [i. och att längdutvidgningskoefficienten är
större hos metallen än hos den icke-metalliska
fasen. Efter hopsintringen uppkommer då
spänningar, som utgöres av axiellt och tangentiellt
Fig. 2.
Varmhållfastheten
hos en
kerametall av
60 °/o Cr,
20 o/o Mo
med 20 °/o
Alßs.
drag i metallfilmen och av tryck i den
ickemetalliska fasen. Detta gör att metallfilmens
egenskaper avviker från den massiva
metallens. Stora spänningar kan t.ex. orsaka
plastisk deformation eller t.o.m. sprickning i
korngränserna, som självfallet minskar materialets
mekaniska hållfasthet, seghet och
värmeledningsförmåga och som också kan ge upphov
till värmeutvidgningshyresteres.
Metallfilmer, som är tjockare än ca 1
börjar uppföra sig mer och mer som massiv metall.
Till följd av detta ökar kerametallens duktilitet,
medan dess varmhållfasthet och
korrosionsresistens sjunker. Ökad duktilitet utan
påtagligt sänkt varmhållfasthet kan eventuellt
påräknas hos kerametaller med en tunn
metallfilm i korngränserna och enstaka metallpölar,
som delvis absorberar chockenergin.
En kontinuerlig metallfilm med önskad
tjocklek i en kerametalls korngränser kan man
åstadkomma genom att utgå antingen från
me-tallpläterat icke-metalliskt pulver eller från en
blandning av pulverformiga komponenter, som
sintras vid en temperatur över metallens
smältpunkt. En ovillkorlig förutsättning i sista fallet
är dock att metallen måste väl väta den
ickemetalliska fasen.
Preliminära försöksdata tyder på, att en oxid
vätes bättre av metaller med stort
oxidbild-ningsvärme, medan en karbid däremot tycks
vätas bättre av metaller med litet
karbidbild-ningsvärme. En metalls vätningsförmåga ökar
ytterligare genom låg ytspänning och genom
kemisk reaktion med den aktuella
icke-metal-len. Vidare kan vätningsförmågan förbättras
genom lämpliga legeringstillsatser och genom
lämplig gasatmosfär. En väl vätande metall
hindrar korntillväxten i den icke-metalliska
fasen, som i så fall kommer att ha en mycket
finkornig struktur.
En kerametalls hållfasthet är större ju
starkare bindningen är mellan metall och
ickemetall. Ökad bindningsstyrka kan påräknas om
de berörda faserna reagerar kemiskt vid
sintringen. Detta kan eventuellt åstadkommas med
lämpliga tillsatser. Tillsats av Ti eller Zr till en
AgCu-legering gör t.ex. att den biter sig fast
vid keramik.
Bland de mest lovande kerametallerna märks
främst material med 25 % A1„03 och 75 % Cr
(t.ex. Chromal m.m.), med 60 % TiC och 40 %
Ni, Mo och SiC-Si-material med högsta använd-
TEKNISK TIDSKRIFT 1958 jf^l
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
