Predicción Informada por Microestructura del Endurecimiento en Aceros de Recipientes a Presión de Reactor Irradiados por Iones
Autores: Lai, Libang; Brandenburg, Jann-Erik; Chekhonin, Paul; Duplessi, Arnaud; Cuvilly, Fabien; Etienne, Auriane; Radiguet, Bertrand; Rafaja, David; Bergner, Frank
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Irradiación iónica
Nanoindentación
Endurecimiento
Materiales nucleares
Bucles de dislocación
Grupos de átomos solutos
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
La irradiación por iones combinada con nanoindentación es una herramienta prometedora para estudiar el endurecimiento inducido por irradiación de materiales nucleares, incluidos los aceros de los recipientes de presión de reactores (RPV). Para los aceros RPV, las principales fuentes de endurecimiento son los bucles de dislocación inducidos por irradiación de tamaño nanométrico y los cúmulos de átomos solutos, que representan barreras para el deslizamiento de dislocaciones. El modelo de endurecimiento por barreras dispersas (DBH) proporciona un vínculo entre las nanoestructuras inducidas por irradiación y el endurecimiento. Sin embargo, varios detalles del modelo DBH aún requieren consideración. Estos incluyen el papel de la microestructura no irradiada, el tratamiento adecuado del efecto del tamaño de indentación (ISE) y la regla de superposición apropiada de las contribuciones individuales al endurecimiento. En el presente estudio, se investigaron dos aceros RPV bien caracterizados, cada uno irradiado por iones hasta dos niveles diferentes de daño por desplazamiento. Los bucles de dislocación y los cúmulos de átomos solutos fueron caracterizados mediante microscopía electrónica de transmisión y tomografía de sonda atómica, respectivamente. Se utilizó nanoindentación con un indentor Berkovich para medir la dureza de indentación en función de la profundidad de contacto. En el presente artículo, los perfiles de endurecimiento medidos se comparan con predicciones basadas en diferentes modelos DBH. Se extraen conclusiones sobre la regla de superposición apropiada y la consideración del ISE (en términos de dislocaciones geométricamente necesarias).
Descripción
La irradiación por iones combinada con nanoindentación es una herramienta prometedora para estudiar el endurecimiento inducido por irradiación de materiales nucleares, incluidos los aceros de los recipientes de presión de reactores (RPV). Para los aceros RPV, las principales fuentes de endurecimiento son los bucles de dislocación inducidos por irradiación de tamaño nanométrico y los cúmulos de átomos solutos, que representan barreras para el deslizamiento de dislocaciones. El modelo de endurecimiento por barreras dispersas (DBH) proporciona un vínculo entre las nanoestructuras inducidas por irradiación y el endurecimiento. Sin embargo, varios detalles del modelo DBH aún requieren consideración. Estos incluyen el papel de la microestructura no irradiada, el tratamiento adecuado del efecto del tamaño de indentación (ISE) y la regla de superposición apropiada de las contribuciones individuales al endurecimiento. En el presente estudio, se investigaron dos aceros RPV bien caracterizados, cada uno irradiado por iones hasta dos niveles diferentes de daño por desplazamiento. Los bucles de dislocación y los cúmulos de átomos solutos fueron caracterizados mediante microscopía electrónica de transmisión y tomografía de sonda atómica, respectivamente. Se utilizó nanoindentación con un indentor Berkovich para medir la dureza de indentación en función de la profundidad de contacto. En el presente artículo, los perfiles de endurecimiento medidos se comparan con predicciones basadas en diferentes modelos DBH. Se extraen conclusiones sobre la regla de superposición apropiada y la consideración del ISE (en términos de dislocaciones geométricamente necesarias).