Modifikasi Paduan U-6Zr dengan Niobium: Karakteristik Mikrostruktur, Kekerasan, dan Sifat Korosi dalam Lingkungan Deaerasi

Abstract

Paduan U-6Zr merupakan bahan bakar reaktor riset yang stabil pada suhu radiasi, namun masih memiliki keterbatasan akibat terbentuknya fase a-U yang rapuh dan rentan korosi. Penambahan Nb diduga meningkatkan kestabilan fase ?- U yang lebih ulet serta memperbaiki ketahanan korosi dalam lingkungan deaerasi. Penelitian ini mengevaluasi pengaruh penambahan Nb sebesar 0%, 1%, 4%, dan 7% terhadap mikrostruktur, kekerasan, dan sifat korosi paduan U-6Zr. Metode meliputi penyiapan sampel uji, uji kekerasan mikro Vickers, karakterisasi struktur mikro dengan mikroskop optik dan SEM-EDS, serta uji korosi menggunakan metode Tafel dalam lingkungan deaerasi (DO = 1,2 mg/L) pada pH asam (5,61) dan netral (7,28). Hasil menunjukkan Nb menurunkan kekerasan akibat pembentukan fase ?-U (BCC) yang lebih lunak, serta membentuk lapisan pasif oksinitrida yang meningkatkan ketahanan korosi. Laju korosi terendah diperoleh pada 4% Nb (pH asam) dan 7% Nb (pH netral). Analisis SEM-EDS sebelum dan setelah uji korosi mengonfirmasi perubahan mikrostruktur dan kemungkinan produk korosi yang terbentuk pada lingkungan deaerasi.

The U-6Zr alloy is utilized as a fuel material in research reactors due to its stability at irradiation temperatures. However, it remains limited by the formation of a brittle a-U phase, that is susceptible to corrosion. The addition of Nb is believed to enhance the stability of the more ductile ?-U phase and improve corrosion resistance in a deaerated environment. This study evaluates the effect of Nb additions at 0%, 1%, 4%, and 7% on the microstructure, hardness, and corrosion behavior of the U-6Zr alloy. The methods include sample preparation, Vickers microhardness testing, microstructural characterization using optical microscopy and SEM-EDS, and corrosion testing using the Tafel method in a deaerated solution (DO = 1.2 mg/L) under acidic (pH 5.61) and neutral (pH 7.28) conditions. The results indicate that Nb reduces hardness due to the formation of the softer ?-U (BCC) phase and promotes the formation of a passive oxynitrida layer that enhances corrosion resistance. The lowest corrosion rates were observed at 4% Nb in acidic conditions and 7% Nb in neutral conditions. SEM-EDS analysis before and after corrosion testing confirmed microstructural changes and the possible formation of corrosion products in the deaerated environment.