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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2021.tde-16072021-132222
Document
Author
Full name
Guilherme Fernandes Nielsen
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Lima, Nelson Batista de (President)
Garcia, Rafael Henrique Lazzari
Kunioshi, Clarice Terui
Restivo, Thomaz Augusto Guisard
Title in Portuguese
Texturas cristalográficas em ligas de urânio-molibdênio laminadas a quente e recozidas
Keywords in Portuguese
EBSD
laminação a quente
recozimento
textura cristalográfica
urânio-molibdênio
Abstract in Portuguese
As ligas do sistema urânio-molibdênio têm um grande potencial para serem usadas como combustível monolítico em reatores nucleares de testes, pesquisas e também de potência de pequeno porte. A laminação e alguns tratamentos térmicos são processos normalmente usados para a produção de combustíveis monolíticos. Durante o processamento dos combustíveis monolíticos, ocorre o fenômeno da textura cristalográfica, que pode alterar suas propriedades isotrópicas. Baseando-se nesse contexto, este trabalho abordou os fenômenos de orientação cristalográfica preferencial em ligas do sistema urânio-molibdênio laminadas a quente e recozidas. As ligas fundidas no forno de indução U7,4Mo e U9,5Mo foram tratadas para homogeneização, laminadas a quente e recozidas. Nestas etapas de processo, as ligas foram caracterizadas microestruturalmente por técnicas de microscopia ótica e eletrônica. A presença de fases cristalinas e a macrotextura foi analisada por difração de raios X. A microtextura foi caracterizada por difração de elétrons retroespalhados, EBSD. As ligas no estado bruto de fusão e processadas apresentaram fase γ. A melhor condição de homogeneização foi a 1000 ºC por 5 horas. As ligas de urânio deformadas apresentaram fibras α, γ e θ. A intensidade destas fibras variou em função do grau de deformação. Foi notada que a nucleação de grãos recristalizados ocorreu em locais preferenciais. Os grãos recristalizados possuem orientação preferencial. No recozimento, foi possível verificar que a microestrutura das amostras recozidas varia de acordo com o grau de deformação e do tempo de recozimento. A deformação gerou contornos de especiais do tipo CSL (coincidence site lattice) e sua movimentação foi observada com o recozimento.
Title in English
Crystallographic texture of hot rolled and annealed uranium-molybdenum alloys
Keywords in English
annealing
crystallographic texture
EBSD
hot rolling
uranium-molybdenum
Abstract in English
The Uranium-molybdenum alloys are a good candidate to be used as monolithic nuclear fuel in research, test, and also small power energy nuclear reactors. Hot rolling and annealing processes have been used for the production of monolithic fuels. The fuel production processes can generate crystallographic texture, which can modify the isotropic properties. Based on this, this work studied the preferred crystallographic orientation in hot rolled and annealed U-Mo alloys. The U7.4Mo and U9.5Mo alloys were melted in a vacuum induction furnace and then homogenized, hot rolled, and annealed. The alloys were characterized by optical and electronic microscopies. The crystalline phases were identified by X-ray diffraction. The macrotexture was analyzed by x-ray diffractometry and the microtexture was characterized by EBSD. The as-cast and processed alloys have the gamma phase. The best homogenization condition achieved was 1000 ºC for 5 hours. The homogenized treatment showed effective for microsegregation reduction and substantial grain size increase was not observed. The deformed uranium-molybdenum alloys presented α, γ e θ fibers. The intensity of these texture fibers changed with rolling reduction. It was noted that the nucleation of recrystallized grains occurred in preferred locations. Recrystallized grains have crystallographic texture. Upon annealing, it was possible to verify that the microstructure in the annealed samples varies according to the degree of deformation and the annealing time. The deformation generated coincidence site lattice (CSL) grain boundaries. The movement of these special boundaries was observed with annealing.
 
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Publishing Date
2021-07-20
 
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