Hydrogen solubility in zirconium alloys determined by thermal diffusion

The terminal solid solubility (TSS) of hydrogen in Zircaloy-2 and Zr-2.5 wt % Nb annealed in the α and ( α + β) regions has been determined in the temperature range 300°C to 515°C by making use of the thermal diffusion phenomenon. A temperature gradient impressed on a specimen initially uniformly hydrided, led to a solid solution plus hydride ( α + β) region in the colder portion and a solid solution (α) in the warmer portion of the specimen. The TSS was taken to be the hydrogen concentration in the a region at the α (α + β) interface. It was found that: 1. a. the TSS of both Zircaloy-2 and Zr-2.5 wt % Nb were given by N = 1.99 x 10 5 exp (− 9300/ RT) ppm; 2. b. the TSS was the same for the two heat treatments used. La limite de solubilité de l'hydrogène (TSS) dans la solution solide terminale du Zircaloy-2 et de l'alliage Zr-Nb à 2,5 % en poids de Nb recuit dans les domaines α et ( α + β) a été déterminée dans l'intervalle de températures 300° – 515° C en utilisant les phénomènes de diffusion thermique. Un gradient de température imposé à un échantillon initialement hydruré de façon homogène conduit à une région biphasée ( a + δ) de solution solide + hydruré et à une solution solide α, dans la portion la plus chaude de l'échantillon. La limite de solubilité à une température donnée a été prise comme étant la concentration en hydrogène dans la région α à l'interface α/( α + δ). Les résultats montrent que 1. a. la courbe limite de solubilité de l'hydrogène à la fois dans le Zircaloy-2 et l'alliage Zr-Nb à 2,5 % en poids de Nb était donnée par N = 1,99 x 10 5 exp (− 9300/ RT) ppm; 2. b. cette courbe de solubilité était la même pour les deux traitements utilisés. Zur Bestimmung der Löslichkeitsgrenze von Wasserstoff in Zirkaloy-2 und einer Legierung von Zirkon mit 2,5 Gew.-% Niob im Temperaturbereich von 300–515°C wurden thermische Diffusionsmessungen durchgeführt. Die Proben waren im α- und im ( α + β)Bereich geglüht worden. Wenn ein Temperaturgradient in einer vorher gleichmassig hydrierten Probe auftritt, so finden sich hinterher zwei Bereiche. In dem Probenbereich mit niedriger Temperatur tritt ein Mischkristall, gemischt mit dem Hydrid ( α + δ) Bereich auf, während in jenem Bereich der Probe, in dem die Temperatur höher war, lediglich ein α-Mischkristall auftritt. Als Löslichkeitsgrenze wurde jene Wasserstoffkonzentration angenommen, die an der Grenzfläche α/( α + δ) auftritt. Es wurde gefunden, dass die Löslichkeitsgrenze von Zirkaloy-2 und Zirkon mit 2