The beta to alpha phase transformation in zircaloy-4

Two different Widmanstätten morphologies have been observed in nominally similar Zircaloy-4. This difference in structure is shown to be coincident with a difference in the kinetics of the beta to alpha phase transformation. Discussion of existing equilibrium data, and experimental investigation of the equilibrium transformation show that this difference in kinetics is a result of a difference in nucleation mechanism rather than a difference in growth mechanism. This is related to the abundance and size of second phase particles, insoluble in the beta phase, which act as nucleation sites in preference to the beta grain boundaries. Classical nucleation theory is used to explain this preference. There is evidence that some of the particles are NaCl cubic structure with a lattice parameter of 5.25 Å which corresponds to zirconium phosphide (ZrP). It is also suggested that the presence of suitable nucleation sites may depend on the carbon oxygen and nitrogen, as well as phosphorous contents Deux morphologies différentes de Widmanstätten ont été observées dans du Zircaloy 4 de composition nominale semblable. Cette différence de structure a été montrée comme coïncidant avec une différence dans la cinétique de la transformation de phase β → α. Les discussions des données d'équilibre actuelles et l'étude expérimentale de la transformation d'équilibre montrent que cette différence de cinétique est le résultat d'une différence dans le mécanisme de germination, plutôt qu'une différence dans le mécanisme de croissance. Ceci est lié à l'abondance et à la taille des particules de seconde phase, insolubles dans la phase β, particules qui agissent comme sites de germination, de préférence localisés aux contours des grains de la phase β. La théorie classique de germination est utilisée pour expliquer cette préférence. Il existe des preuves expérimentales que quelques-unes des particules ont une structure cubique type NaCl, avec un paramètre réticulaire de 5,25 Å qui correspond au phosphure de zirconium (ZrP). Il est également suggéré que la présence de sites de germination convenables peut dépendre des teneurs en carbone, oxygène et azote, aussi bien que de la teneur en phosphore. Zwei verschiedene Widmanstätter Morphologien wurden in Zircaloy 4 beobachtet. Dieser Unterschied in der Struktur geht Hand in Hand mit der Kinetik der β-α-Transformation. Durch vorhandene Daten über das Gleichgewicht und Untersuchung der Gleichgewichtstransformation konnte gezeigt werden, dass die Ursachen mehr im Unterschied im Keimbildungs-mechanismus als im Wachstumsmechanismus liegen. Das wiederum hängt mit dem Überschuss und der Grösse von Partikeln einer zweiten Phase, die in der β-Phase unlöslich ist, zusammen. Die Partikel dieser Phase dienen, bevorzugt an Korngsenzen der β-Phase, als Keimbildner. Die klassische Keimbildungstheorie wird zur Erklärung herangezogen. Einige der Partikel haben NaCl-Struktur mit a = 5.25 Å, welche dem Zirkoniumphosphid (ZrP) entspricht. Es wird auch vermutet, dass die Anwesenheit passender Keirngrössen vom C, O2, N2 und P-Gehalt abhängt.