The purpose of this study was to investigate the kinetics of hydrogen absorption and hydride formation and their effect on the mechanical properties in Zr-1Nb and Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe alloys, which were thermomechanically processed and gaseously hydrided at 320ºC under 10 bar hydrogen pressure. X-ray diffraction (XRD) confirmed the formation of α-Zr matrix after final heat treatment. The alloys absorbed almost the same amount of hydrogen, although with different kinetics. Absorption began almost immediately in Zr-1Nb alloy whilst in Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe hydrogen absorption started after 11 h besides a faster hydrogen kinetics. Results showed that tensile strengths for both alloys were nearly independent of absorbed hydrogen. Fractographic examinations indicated ductile fractures for unhydrided condition whereas quasi-cleavage features were observed for all hydrided specimens.

ResumoLigas a base de zircônio utilizadas na indústria nuclear estão sujeitas à formação de hidretos que são causadores de efeito deletério no material. Para aumentar o tempo de operação desses componentes, é necessário o desenvolvimento de novas ligas que retardem ou diminuam esse efeito. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da adição de elementos de liga em uma liga inédita a base de Zr-Nb na absorção de hidrogênio, através de testes que avaliam a absorção de hidrogênio e a formação de hidretos no material após processamento termomecânico e comparar seu desempenho com duas ligas comerciais. Para tal, foram realizados ensaios de microdureza, cinética de absorção de hidrogênio e micrografias. Os resultados de microdureza Vickers das três ligas estudadas, após o processamento termomecânico, são muito próximos. As curvas de cinética de absorção de hidrogênio mostram que a liga Zr-Nb-Sn-Fe apresenta melhor comportamento que as demais uma vez que o tempo para o início de absorção foi maior. As micrografias indicam que a liga proposta apresenta um desempenho superior em relação à morfologia dos hidretos visto que os mesmos são mais curtos e alinhados. Palavras-chave: Nuclear; Liga de zircônio; Hidrogênio; Hidreto. THE EFFECT OF ALLOY ELEMENTS ADDITION IN THE HYDROGEN ABSORPTION ON ZIRCONIUM-NIOBIUM BASED ALLOY FOR NUCLEAR APPLICATION AbstractZirconium based alloys used in nuclear industry are subject the formation of hydrides which have a deleterious effect in the material. To increase the operating time of these components is necessary to develop new alloys that delay or reduce this effect. The aim of this work is to evaluate the influence of alloying elements addition in a new Zr-Nb-based alloy in hydrogen absorption through tests that evaluate the hydrogen absorption and the formation of hydrides in the material, which underwent thermomechanical process, and to compare your performance with two commercial alloys. For this purpose, microhardness test, hydrogen absorption kinetics test and SEM micrographs were done. The Vickers microhardness test reports, after the thermomechanical treatment, the three alloys present similar hardness values. The kinetics hydrogen absorption shows that the Zr-Nb-Zn-Fe alloy presents a better behavior in comparison with the others once it took longer to start the hydrogen absorption process. The SEM micrographs indicate that the proposed alloy presents a superior performance among the analyzed samples due to the shorter and aligned morphology of the hydrides.

ResumoLigas a base de zircônio são utilizadas na indústria nuclear devido à suas boas propriedades mecânicas, baixa absorção de nêutrons e boa resistência à corrosão. No entanto, durante a operação do reator, o hidrogênio é absorvido pela liga, resultando na formação de hidretos. Para aumentar o tempo de operação desses componentes é necessário o desenvolvimento de novas ligas que retardem ou diminuam esse efeito. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência dos tratamentos termomecânicos no zircônio puro, através de testes que avaliem a corrosão, absorção e dessorção de hidrogênio nas condições laminada a frio e tratada termicamente. Análises de difração de raios-X indicam a existência de uma matriz Zr-α para as condições analisadas. Após a hidrogenação são formados ZrH e ZrH2. O zircônio puro encruado absorveu 1,23%p H. O zircônio puro laminado e tratado termicamente absorveu 0,85%p H. O resultado de DSC mostra que a decomposição dos hidretos ocorre em faixas de temperatura entre 318 e 368°C para a condição tratada termicamente. Para condição laminada, o resultado mostra uma transformação de fase entre 565 e 650°C. O conjunto de resultados permite concluir que a amostra tratada termicamente absorve menos hidrogênio, porém o início do processo é menor. A amostra tratada termicamente é menos resistente a corrosão e a velocidade da corrosão é menor. Palavras-chave: Zircônio; Hidrogênio; Laminado; Tratado termicamente. THE INFLUENCE OF THERMOMECHANICAL TREATMENTS IN THE CAPTURE OF HYDROGEN IN ZIRCONIUM PURE AbstractZirconium based alloys are used in nuclear industry owing to its good mechanical properties, neutrons's low capture and good corrosion resistance. However, during operation of the reactor, the hydrogen is absorbed by the alloy, resulting in the formation of hydrides. To increase the operating time of these components is necessary to develop new alloys that delay or reduce this effect. The aim of the work is evaluate the influence of the thermomechanical treatment in zirconium pure through corrosion, hydrogen absorption and desorption tests in cold-rolled and annealed condition. XRD analysis indicates the existence of a Zr-α for all the conditions analyzed. After the hydrogenation, were formed ZrH e ZrH 2 . The zirconium pure cold-rolled absorbed 1,23%wt H. The zirconium pure cold-rolled and annealed condition absorbed 0,85%wt H. The DSC results show that the hydride decomposition occurs at temperature ranges between 318 and 368°C for the annealed condition. For cold-rolled condition, the result shows a phase transformation between 565 and 650°C. The results indicate that the sample annealed condition absorbs less hydrogen, but the beginning of procedure is smaller. The sample annealed condition is less resistant corrosion and the velocity of corrosion is smaller.