To obtain various data for the accident condition and the optimization of advanced nuclear fuel cladding material, the effects of the heat treatment on mechanical properties and microstructures of Zircaloy-4 material have been studied. Due to phase difference, hardness and tensile strength values increased with annealing temperatures(α, α+β and β region) for 15 minutes before water quenching. The microstructural development with cooling rate after β-annealing was as follows: coarse plate-like ⇒ fine parallel plate ⇒ basketweave ⇒ martensite+Widmanstatten ⇒ martensite. Hardness and yield stress of the alloy increased with increasing cooling rate and reached to 245 VHN and 64 kg/㎟, respectively, for the highest cooling rate. Hardness and tensile strength values increased dramatically at cooling rate above 1600℃/sec. Upon tempering at different temperatures for 1 hour, recrystallization was completed at 700℃ in as-ice brine quenched and as-water quenched specimens, while as-air cooled specimens did not recrystallize up to 850℃. During aging at 760℃, hardness and tensile strength values in as-ice brine quenched and as-water quenched specimens indicated that initial decrease appeared to be due to matrix recovery, polygonization and recrystallization, while the values in as-air cooled specimens did not. The decrease in hardness and tensile strength values occurred during short-time annealing(20 minutes for as-ice brine quenched and 40 minutes for as-water quenched) at 760℃. Possibly due to precipitation hardening, these values increased to a maximum (207 VHN for as-ice brine quenched and 203 VHN for as-water quenched) at longer aging times. Further aging decreased the strength values because of precipitate coarsening and grain growth.
핵연료 피복관재료의 사고조건과 최적화에 필요한 여러가지 자료를 도출하기 위해서 지르칼로이-4 피복재에서 열처리가 기계적 성질과 미세조직에 미치는 영향을 조사하였다. 상(Phase) 차이 때문에 경도와 인장값이 소둔온도에 따라 증가하였다. β 영역에 서 냉각속도 증가는 미세조직을 여러가지로 변화시켰고, 가장 빠른 냉각속도에서 경도와 인장값은 각각 245 VHN 와 64 kg/㎟ 이였다. 그리고 냉각속도가 1600℃/sec 이상에서 이 값들은 급격히 증가하였다. 700℃에서 1 시간 재소둔할때 얼음냉각과 물냉각시편은 완전히 재결정이 일어났으며, 공기 냉각 시편은 850℃ 에서도 재결정이 완성되지 못했다. 760℃에서 시간의 변수로 재소둔 했을때 냉각속도가 빠른 시편은 회복과 재결정으로 인해서 경도와 인장값이 급격하게 감소했으며, 냉각속도가 느린 시편은 이미 냉각시에 이 같은 현상이 완성되었기 때문에 초기에 오히려 값들의 증가를 보였다. 이는 석출경화 때문이다. 그리고 재소둔 시간이 더 길어짐에 따라 석출물의 조대화와 결정립 증가로 경도와 인장값이 다시 감소하였다.
