Investigadores de la Universidad de Texas A&M han demostrado recientemente un rendimiento superior de una nueva aleación reforzada por dispersión de óxido (ODS) que desarrollaron para su uso en reactores de fisión y fusión.

Dr. Lin Shao, profesor del Departamento de Ingeniería Nuclear, trabajó junto a científicos de investigación en el Laboratorio Nacional de Los Alamos y la Universidad de Hokkaido para crear la próxima generación de aleaciones de SAO de alto rendimiento, y hasta ahora son algunos de los metales más fuertes y mejor desarrollados en el campo.

Las aleaciones de SAO consisten en una combinación de metales intercalados con pequeños, partículas de óxido de tamaño nanométrico y son conocidas por su alta resistencia a la fluencia. Esto significa que a medida que aumentan las temperaturas, los materiales mantienen su forma en lugar de deformarse. Muchas aleaciones de SAO pueden soportar temperaturas de hasta 1, 000 C y se utilizan típicamente en generación de energía y motores dentro de la ingeniería aeroespacial, así como cubiertos.

La comunidad nuclear tiene una gran necesidad de materiales fiables y duraderos para formar los componentes centrales de los reactores nucleares. El material debe ser de alta resistencia, tolerante a la radiación y resistente a la hinchazón del vacío (los materiales desarrollan cavidades cuando se someten a radiación de neutrones, conduciendo a fallas mecánicas).

Los investigadores nucleares como Shao buscan constantemente identificar materiales de calidad resistentes a la fluencia y al hinchamiento para su uso en reactores de alta temperatura.

"En general, Las aleaciones de SAO deben ser resistentes al hinchamiento cuando se exponen a una irradiación extrema de neutrones, "dijo Shao." Sin embargo, la mayoría de las aleaciones comerciales de SAO son problemáticas desde el principio ".

Esto se debe a que casi todas las aleaciones comerciales de SAO se basan en la fase ferrítica. Aleaciones ferríticas, clasificados por su estructura cristalina y comportamiento metalúrgico, tenga buena ductilidad y resistencia razonable a altas temperaturas. Sin embargo, la fase ferrítica es la fase más débil cuando se juzga por su resistencia al hinchamiento, por lo tanto, la mayoría de las aleaciones comerciales de SAO fallan en la primera línea de defensa.

Shao, conocido internacionalmente por su trabajo pionero en la ciencia de los materiales de radiación, dirige el laboratorio de aceleradores para el ensayo de aleaciones en condiciones de irradiación extremas. Shao y su equipo de investigación colaboraron con el grupo de investigación japonés de la Universidad de Hokkaido dirigido por el Dr. Shigeharu Ukai para desarrollar varias nuevas aleaciones de SAO.

"Decidimos explorar un nuevo principio de diseño en el que las partículas de óxido están incrustadas en la fase martensítica, cuál es mejor para reducir la hinchazón del vacío, en lugar de la fase ferrítica, "dijo Shao.

Las aleaciones de SAO resultantes pueden sobrevivir hasta 400 desplazamientos por átomo y son algunas de las aleaciones más exitosas desarrolladas en el campo. tanto en términos de resistencia a altas temperaturas como de resistencia superior al hinchamiento.

Los detalles del proyecto completo se publicaron en el Revista de materiales nucleares junto con el estudio más reciente. Desde entonces, el equipo ha realizado múltiples estudios y ha atraído la atención del Departamento de Energía de EE. UU. Y de la industria nuclear. El proyecto resultó en un total de 18 artículos de revistas y dos disertaciones de doctorado.