Simulación, Propiedades Estructurales, Térmicas y Mecánicas de la Aleación de Alta Entropía FeTiTaVW
Autores: Martins, Ricardo; Gonçalves, António Pereira; Correia, José Brito; Galatanu, Andrei; Alves, Eduardo; Tejado, Elena; Pastor, José Ygnacio; Dias, Marta
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación, Propiedades Estructurales, Térmicas y Mecánicas de la Aleación de Alta Entropía FeTiTaVWCategoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Nuevos materiales
Aleaciones de alta entropía
Separación de fases
Microestructura
Propiedades térmicas
Fusión nuclear
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Desarrollar nuevos materiales para ser aplicados en entornos extremos es una oportunidad y un desafío para el futuro. Las aleaciones de alta entropía son nuevos materiales que parecen ser enfoques prometedores para trabajar en reactores de fusión nuclear. En este trabajo, se desarrollaron y caracterizaron aleaciones de alta entropía FeTaTiVW con simulaciones de Dinámica Molecular y Monte Carlo de Dinámica Molecular Híbrida. Los resultados de la simulación muestran que la separación de fases origina una menor energía potencial por átomo y un alto nivel de segregación en comparación con los de una solución sólida uniforme. Además, el difractograma experimental del polvo molido muestra la formación de una estructura tipo cúbica centrada en el cuerpo y la presencia de TiO2. Adicionalmente, la microestructura del material consolidado evidenció tres fases: rica en W, rica en Ti, y una fase con todos los elementos. Esta separación de fases observada en la microestructura concuerda con la simulación de Monte Carlo de Dinámica Molecular Híbrida. Además, la conductividad térmica y el calor específico del material consolidado son casi constantes desde 25 grados C hasta 1000 grados C, y la expansión lineal aumenta con el incremento de la temperatura. Por otro lado, los valores de calor específico y expansión térmica se encuentran entre los valores de CuCrZr y W (materiales elegidos para las paredes del reactor). La aleación de alta entropía FeTaTiVW evidencia un comportamiento dúctil a 1000 grados C. Por lo tanto, las prometedoras propiedades térmicas de este sistema pueden atribuirse a las múltiples fases y sistemas con diferentes composiciones de los mismos elementos, lo cual es emocionante para futuros desarrollos.
Descripción
Desarrollar nuevos materiales para ser aplicados en entornos extremos es una oportunidad y un desafío para el futuro. Las aleaciones de alta entropía son nuevos materiales que parecen ser enfoques prometedores para trabajar en reactores de fusión nuclear. En este trabajo, se desarrollaron y caracterizaron aleaciones de alta entropía FeTaTiVW con simulaciones de Dinámica Molecular y Monte Carlo de Dinámica Molecular Híbrida. Los resultados de la simulación muestran que la separación de fases origina una menor energía potencial por átomo y un alto nivel de segregación en comparación con los de una solución sólida uniforme. Además, el difractograma experimental del polvo molido muestra la formación de una estructura tipo cúbica centrada en el cuerpo y la presencia de TiO2. Adicionalmente, la microestructura del material consolidado evidenció tres fases: rica en W, rica en Ti, y una fase con todos los elementos. Esta separación de fases observada en la microestructura concuerda con la simulación de Monte Carlo de Dinámica Molecular Híbrida. Además, la conductividad térmica y el calor específico del material consolidado son casi constantes desde 25 grados C hasta 1000 grados C, y la expansión lineal aumenta con el incremento de la temperatura. Por otro lado, los valores de calor específico y expansión térmica se encuentran entre los valores de CuCrZr y W (materiales elegidos para las paredes del reactor). La aleación de alta entropía FeTaTiVW evidencia un comportamiento dúctil a 1000 grados C. Por lo tanto, las prometedoras propiedades térmicas de este sistema pueden atribuirse a las múltiples fases y sistemas con diferentes composiciones de los mismos elementos, lo cual es emocionante para futuros desarrollos.