Presentación de PowerPoint

Microestructura de aceros ferrítico-martensíticos
de baja activación para aplicaciones en fusión
nuclear: efecto del Si
A. Paúl, C. Arévalo
Departamento de Ingeniería y Ciencia de Materiales y Transporte
Escuela Técnica Superior de Ingeniería / Escuela Politécnica Superior
Universidad de Sevilla
Materiales de activación reducida para su
uso en centrales nucleares de fusión
Evitar el daño por irradiación (neutrones a 14 MeV)
y los efectos producidos por la transmutación de
núcleos que den lugar a isótopos radiactivos
Resistentes a ciclos térmicos a
alta temperatura ( >500 °C)
Resistentes a H2O, gases nobles,
metales líquidos y sales de Li o Be
Materiales candidatos:
Aceros
Compuestos SiC/SiC
Aleaciones de Ti
Aleaciones de V y Cr
Aceros austeníticos
700 K
Aceros ferríticos
800 K
Aceros ODS
900 K
Ti
900 K
V
1000 K
Cr
1100 K
SiC/SiC
1200 K
Aleaciones base Cr
Ventajas:
Alta temperatura
Baja activación
Inconvenientes:
Fragilización a 700 K
Fabricabilidad limitada
Falta de datos en el entorno nuclear
Compuestos SiC/SiC
Inconvenientes:
Fragilización
Ventajas:
Anisotropía
Alta temperatura
Conductividad térmica
Baja activación
Hermeticidad
Efectos de la irradiación en
la estabilidad dimensional y
la resistencia
Aleaciones de V
Inconvenientes:
Compatibilidad química
Ventajas:
Alta temperatura
Baja activación
Soldabilidad
Tenacidad después de la
irradiación
Intesticiales (C, N e H)
Efectos del O
Aleaciones de base Ti
Inconvenientes:
Ventajas:
Baja activación
No hay aleaciones
comerciales de baja
activación (Zr y Sn)
Inestabilidad de la fase alfa
Fragilización por H
Baja activación
Los aceros ferrítico-martensíticos
presentan mejor resistencia a la radiación
Envejecimiento a 600 C , 1000 h
Composición química (% en peso) de algunas aleaciones ferrítico-martensíticas de baja activación
C
F82H
Cr Ni Mn
Mo
W
Ta
V
0.09 7.9 0.02 0.1 0.0003 1.99 0.0002 0.19
EUROFER 97 0.11 8.9 0.04 0.5
0.01
1.1
0.14
0.2
Composición química (% en peso) de las aleaciones experimentales
RAFM 1
RAFM 2
RAFM 3
RAFM 4
Cr
9,04
9,09
8,71
8,92
Si
0,33
0,6
0,17
0,18
V
0,44
0,44
0,38
0,41
W
0,77
0,8
0,74
0,81
Ta
0,22
0,25
<0.1
0,23
9 Colada
9 Laminación en caliente
9 Normalizado y revenido
• Tratamientos térmicos a alta T (< 1100 ºC)
• Creep
Estudio de la microestructura en cada tratamiento.
F. Abe, Sci. Technol. Adv. Mater. 9 (2008) 013002
RAFM 1
0.33 Si
Martensita lenticular 200-700 nm de
anchura
También se aprecian granos
equiaxiales, (300 nm)
RAFM 1
P3
P6
Tipo 1
Tipo 2
Tipo 3
Precipitados:
Silicio de gran tamaño (tipo 1) > 900 nm.
Ricos en cromo de forma esférica (tipo 2) de tamaño < 200 nm y de forma alargada
(tipo 3) de tamaño <400 nm.
M23C6, (M=Cr, W, V)
RAFM 2
0,60 Si
Martensita lenticular 200-700 nm de
anchura
También se aprecian granos
equiaxiales, (200 nm)
Precipitados:
Silicio de gran tamaño (tipo 1) > 1 μm
Ricos en cromo de forma esférica (200 nm) y de alargada (250 nm)
RAFM 3, 4
0.18 Si
Martensita lenticular 300-900 nm de
anchura
También se aprecian granos
equiaxiales, (600 nm)
RAFM 3, 4
0.18 Si
Precipitados:
Silicio de gran tamaño (tipo 1) > 1 μm
Ricos en cromo de forma esférica (250 nm) y de alargada (450 nm)
Precipitados:
Silicio de gran tamaño (tipo 1) > 1 μm
Ricos en cromo de forma esférica (250 nm) y de alargada (450 nm)
Para obtener una microestructura
adecuada es necesario realizar TT a alta
temperatura (>1100 ºC) para disolver los
precipitados de Si
Trabajos futuros
Ensayos de Creep después de TT
Caracterización microestructural