Procesamiento y Propiedades de Compuestos de W/Acero Sinterizados para la Pared Frontal de Futuros Reactores de Fusión
Autores: Ganesh, Vishnu; Dorow-Gerspach, Daniel; Bram, Martin; Coenen, Jan Willem; Wirtz, Marius; Pintsuk, Gerald; Theisen, Werner; Linsmeier, Christian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Procesamiento y Propiedades de Compuestos de W/Acero Sinterizados para la Pared Frontal de Futuros Reactores de Fusión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Nuclear
Palabras clave
Tungsten
Acero
Compuestos
Capa intermedia
Sinterización
CTE
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
Los compuestos de tungsteno/acero con gradiente funcional son atractivos para ser utilizados como una capa intermedia para unir tungsteno (W) y acero en la primera pared de futuros reactores de fusión, con el fin de reducir las tensiones térmicamente inducidas que surgen de los diferentes coeficientes de expansión térmica (CTE) de W y acero. Los compuestos W/acero, con tres contenidos de W: 25, 50 y 75 vol% W, servirán como subcapas individuales de este material con gradiente funcional. Por lo tanto, el presente trabajo explota una técnica de sinterización emergente, la tecnología de sinterización asistida por campo, para producir estos compuestos. En primer lugar, se llevó a cabo un estudio sistemático de parámetros con el objetivo de reducir la porosidad residual al mínimo, manteniendo al mismo tiempo la formación de fases intermetálicas en la interfaz W/acero a un nivel bajo. Los compuestos optimizados de 25, 50 y 75 vol% W lograron una densidad relativa del 99%, 99% y 96%, respectivamente. En segundo lugar, las pruebas mecánicas a temperaturas elevadas revelan que estos compuestos son dúctiles por encima de 300 grados C, que es la temperatura mínima de operación de la primera pared. Por último, los valores medidos de CTE, capacidad calorífica específica y conductividad térmica fueron consistentes con los valores teóricamente esperados.
Descripción
Los compuestos de tungsteno/acero con gradiente funcional son atractivos para ser utilizados como una capa intermedia para unir tungsteno (W) y acero en la primera pared de futuros reactores de fusión, con el fin de reducir las tensiones térmicamente inducidas que surgen de los diferentes coeficientes de expansión térmica (CTE) de W y acero. Los compuestos W/acero, con tres contenidos de W: 25, 50 y 75 vol% W, servirán como subcapas individuales de este material con gradiente funcional. Por lo tanto, el presente trabajo explota una técnica de sinterización emergente, la tecnología de sinterización asistida por campo, para producir estos compuestos. En primer lugar, se llevó a cabo un estudio sistemático de parámetros con el objetivo de reducir la porosidad residual al mínimo, manteniendo al mismo tiempo la formación de fases intermetálicas en la interfaz W/acero a un nivel bajo. Los compuestos optimizados de 25, 50 y 75 vol% W lograron una densidad relativa del 99%, 99% y 96%, respectivamente. En segundo lugar, las pruebas mecánicas a temperaturas elevadas revelan que estos compuestos son dúctiles por encima de 300 grados C, que es la temperatura mínima de operación de la primera pared. Por último, los valores medidos de CTE, capacidad calorífica específica y conductividad térmica fueron consistentes con los valores teóricamente esperados.