Desarrollo de aceros de alta entropía para la industria nuclear
En el presente trabajo se estudiaron aleaciones alta entropía de composiciones Al_15Cr_5Fe_50Mn_25Ti_5, Al_20Cr_5Fe_50Mn_20Ti_5, Al_20Cr_5Fe_45Mn_25Ti_5 y Al_15Cr_5Fe_45Mn_30Ti_5. Dado los resultados que se fueron obteniendo y la disponibilidad de tiempos, se optó por profundizar el estudio en la pr...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2024
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1270/1/1Moine.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En el presente trabajo se estudiaron aleaciones alta entropía de composiciones Al_15Cr_5Fe_50Mn_25Ti_5, Al_20Cr_5Fe_50Mn_20Ti_5, Al_20Cr_5Fe_45Mn_25Ti_5 y Al_15Cr_5Fe_45Mn_30Ti_5. Dado los resultados que se fueron obteniendo y la disponibilidad de tiempos, se optó por profundizar el estudio en la primera de estas composiciones, la segunda fue abordada en literatura y las ultimas dos descartadas.
Se estudió la aptitud de las aleaciones para aplicaciones nucleares. Por un lado, se realizó un análisis de activación neutrónica donde se mostró que estas no presentan mayores problemas en comparación con las aleaciones utilizadas actualmente en la industria, esto las coloca como alternativa viable para aplicaciones como materiales estructurales de reactores. Por otro lado, se utilizó un parámetro de comparación que contempla las propiedades mecánicas mostradas en trabajos anteriores y la sección eficaz de absorción neutrónica, con este se mostró que las aleaciones pueden ser comparables a aleaciones de aluminio. Si bien analizando este parámetro comparativo no se alcanza la prestación de las aleaciones de base circonio, su buena respuesta mecánica a altas temperaturas justifica el estudio de las mismas.
Se fabricaron las aleaciones con distintos métodos y se encontró que la forma optima de obtenerlas era fundiendo los elementos puros en un horno de inducción con atmósfera de argón y utilizando un crisol de alúmina contenido en un crisol de carbono vítreo. Mediante este método repitiendo dos veces la fundición se comprobó una buena homogeneidad en las muestras obtenidas.
Se realizaron tratamientos térmicos a distintas temperaturas con posteriores templados en agua o enfriamientos en aire hasta temperatura ambiente. Luego, se estudiaron las microestructuras obtenidas con estos tratamientos térmicos y se relacionaron con la dureza y la resistencia a la corrosión de la aleación.
Se realizó el análisis de microestructura de la aleación mediante el uso de técnicas de difracción de rayos X, microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido (EDS y EDS Mapping) y microscopía electrónica de transmisión (imágenes STEM, patrones de difracción, imágenes de campo claro y campo oscuro y patrones de haz convergente).
Mediante el uso de difracción de rayos X se obtuvo que las primeras dos aleaciones mencionadas presentan una estructura cristalina BCC con parámetro de red de (2,91 ± 0,01) Å . Además, para la primera aleación se encontró la presencia de precipitados coherentes con ordenamiento tipo L2_1 ricos en aluminio, hierro y titanio, cuyo tamaño variaba en función del tratamiento térmico. También se observó la formación de segregaciones de estructura cúbica para determinados tratamientos térmicos. En particular, se identificó esta segunda fase como una estructura similar a la de β-Manganeso y se obtuvieron resultados consistentes entre las técnicas de difracción de RX y TEM.
Se relacionó la variación en la dureza de la muestra en función de la microestructura obtenida luego de los tratamientos térmicos. Se obtuvo que la combinación de segregaciones con una fase similar a la de β-Manganeso en conjunto con la presencia de precipitados de distintos tamaños maximiza la dureza de la aleación.
Se realizó una comparación de la resistencia a la corrosión entre la aleación más estudiada y el acero 420 TR. Se obtuvo que nuestra aleación tiene mayor tendencia a corroerse que este acero. |
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