Efecto de la exposición al plasma de He en el comportamiento de recristalización y las propiedades mecánicas de las superficies de W expuestas-Un estudio de EBSD y nanoindentación
Autores: Bhattacharyya, Dhriti; Thompson, Matt; Hoang, Calvin; Koshy, Pramod; Corr, Cormac
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Reactores de fusión
Materiales en contacto con plasma
Tungsteno
Recristalización
Plasma de He
Propiedades mecánicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
Los reactores de fusión están diseñados para operar a temperaturas extremadamente altas, lo que provoca que los materiales en contacto con el plasma se calienten a entre 500 grados C y 1000 grados C. El tungsteno es uno de los materiales de diseño objetivo para los componentes del desviador en contacto con el plasma en diseños de Tokamak, como ITER, debido a su excelente resistencia a altas temperaturas y propiedades de fluencia. Sin embargo, la recristalización debido a altas temperaturas puede ser perjudicial para estas propiedades mecánicas superiores, mientras que se ha informado que la exposición al plasma de He influye en el comportamiento de recristalización. Esta influencia se debe probablemente al efecto Zener causado por burbujas de He formadas cerca de la superficie, que retrasan la migración de los límites de grano, al mismo tiempo que modifican la microestructura superficial. Este artículo informa sobre un estudio del efecto de la exposición al plasma a diferentes temperaturas de muestra en el comportamiento de recristalización del W a diferentes temperaturas de recocido. La caracterización después de la exposición al plasma y el recocido se lleva a cabo a través de una serie de recocidos posteriores a la exposición, seguidos de microscopía electrónica de barrido (SEM), caracterización por difracción de electrones retrodispersados (EBSD) y nanoindentación para determinar las propiedades mecánicas. Aquí se muestra que la dureza está estrechamente relacionada con la fracción de recristalización, y que la exposición al plasma a una temperatura de muestra de 300 grados C ralentiza la recristalización más que a temperaturas de muestra más altas de 500 grados C y 800 grados C. Posteriormente, se utilizó la microscopía de fuerza atómica (AFM) para determinar cualquier cambio en la altura de acumulación alrededor de las nanoindentaciones, para investigar cualquier indicio de cambios en la capacidad de endurecimiento. Sin embargo, estas mediciones no lograron proporcionar ninguna evidencia clara sobre este aspecto del comportamiento mecánico.
Descripción
Los reactores de fusión están diseñados para operar a temperaturas extremadamente altas, lo que provoca que los materiales en contacto con el plasma se calienten a entre 500 grados C y 1000 grados C. El tungsteno es uno de los materiales de diseño objetivo para los componentes del desviador en contacto con el plasma en diseños de Tokamak, como ITER, debido a su excelente resistencia a altas temperaturas y propiedades de fluencia. Sin embargo, la recristalización debido a altas temperaturas puede ser perjudicial para estas propiedades mecánicas superiores, mientras que se ha informado que la exposición al plasma de He influye en el comportamiento de recristalización. Esta influencia se debe probablemente al efecto Zener causado por burbujas de He formadas cerca de la superficie, que retrasan la migración de los límites de grano, al mismo tiempo que modifican la microestructura superficial. Este artículo informa sobre un estudio del efecto de la exposición al plasma a diferentes temperaturas de muestra en el comportamiento de recristalización del W a diferentes temperaturas de recocido. La caracterización después de la exposición al plasma y el recocido se lleva a cabo a través de una serie de recocidos posteriores a la exposición, seguidos de microscopía electrónica de barrido (SEM), caracterización por difracción de electrones retrodispersados (EBSD) y nanoindentación para determinar las propiedades mecánicas. Aquí se muestra que la dureza está estrechamente relacionada con la fracción de recristalización, y que la exposición al plasma a una temperatura de muestra de 300 grados C ralentiza la recristalización más que a temperaturas de muestra más altas de 500 grados C y 800 grados C. Posteriormente, se utilizó la microscopía de fuerza atómica (AFM) para determinar cualquier cambio en la altura de acumulación alrededor de las nanoindentaciones, para investigar cualquier indicio de cambios en la capacidad de endurecimiento. Sin embargo, estas mediciones no lograron proporcionar ninguna evidencia clara sobre este aspecto del comportamiento mecánico.