• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.8
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• pp.889-897
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• 2011

In this work, we investigated the theoretical forming limit models for Zircaloy-4 and Zirlo used for spacer grid of nuclear fuel rods. Tensile and anisotropy tests were performed to obtain stress-strain curves and anisotropic coefficients. The experimental forming limit diagrams (FLD) for two materials were obtained by dome stretching tests following NUMISHEET 96. Theoretical FLD depends on FL models and yield criteria. To obtain the right hand side (RHS) of FLD, we applied the FL models (Swift's diffuse necking, M-K theory, S-R vertex theory) to Zircaloy-4 and Zirlo sheets. Hill's local necking theory was adopted for the left hand side (LHS) of FLD. To consider the anisotropy of sheets, the yield criteria of Hill and Hosford were applied. Comparing the predicted curves with the experimental data, we found that the RHS of FLD for Zircaloy-4 can be described by the Swift model (with the Hill's criterion), while the LHS of the FLD can be explained by Hill model. The FLD for Zirlo can be explained by the S-R model and the Hosford's criterion (a = 8).

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.05b
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• pp.183-188
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• 1997

핵연료 피복관용 Zr신합금을 개발하기 위해서 16종의 신합금을 설계하였다. 설계된 합금은 진공아크용해, $\beta$-열처리, 열간압연, 냉간압연 및 진공열처리의 공정에 의해 판재로 제조되었으며 이들 시편에 대해 35$0^{\circ}C$와 40$0^{\circ}C$에서 부식시험, 상온과 고온에서 인장시험 및 40$0^{\circ}C$에서 크립시험을 실시하여 신합금의 특성을 평가하였다. Zr-Nb-Sn계에 Fe, V, Te, Sb, Ru, Pd의 다른 원소를 미량 첨가하는 다원계 합금에서 Fe와 Cr은 부식특성을 향상시키는데 매우 효과적인 것으로 나타났다. Sb는 기계적강도를 향상시키고 Fe, Cr원소는 연신율을 증가시키는 원소로 밝혀졌으며 Sb와 V은 크립저항성을 매우 향상시킨다. 16종의 합금중 2-3종의 합금은 기존의 Zircaloy-4보다 우수한 내식성을 보였으며 Zr-Nb-Sn-FeCr합금은 ZIRLO와 유사한 부식저항성을 나타냈다. 부식과 크립저항성을 동시에 향상시키기 위해서는 Fe, Cr, Sb원소를 적절히 함유시킨 합금에 대해서 집중적인 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.