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