Characterisation of ion irradiated ferritic/martensitic materials for nuclear application

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDiplomarbeitForschung

Organisationseinheiten

Abstract

Für leistungsfähigere Reaktoren werden von Konstrukteuren höhere Betriebstemperaturen gefordert, wobei ein Werkstoff neben der hohen Temperatur auch der vorherrschenden Strahlung standhalten muss. Die Bestrahlung mit niedrig energetischen H oder He Ionen kann dazu verwendet werden eine Schädigung in Werkstoffen zu erzeugen, die mit der Werkstoffschädigung in Reaktoren und Spallationsquellen verglichen werden kann. Dabei wird nur ein sehr geringes Probenvolumen bestrahlt, das Material wird nicht aktiviert und es ermöglicht sowohl eine schnelle als auch kostengünstige Evaluierung von Werkstoffen. In dieser Arbeit wurden zwei konventionelle Materialien (HT-9 im ferritischen und martensitischen Zustand) und zwei moderne Materialien (ODS-Legierungen: MA956 und MA957) unter verschiedenen Bedingungen bestrahlt und anschließend mit Hilfe von Rasterkraftmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie und Nanohärte analysiert. Nach der Bestrahlung mit Helium bei Raumtemperatur, mit Protonen bei Raumtemperatur, 300°C und 550°C konnte bei den konventionellen Materialien eindeutig eine Änderung der Härte festgestellt werden während bei den modernen Materialien keine Änderung der Härte ermittelt werden konnte. Bei HT-9 im martensitischen Zustand wurde eine geringere Härtesteigerung festgestellt als beim HT-9 im ferritischen Zustand. Da Grenzflächen den durch Strahlung erzeugten Defekten als Rekombinationsstellen dienen, ist die geringer Härtesteigerung in der martensitischen Mikrostruktur auf eine wesentlich höhere Grenzflächendichte zurückzuführen. Die bisher ermittelten Ergebnisse der modernen Materialien lassen auf eine ausgezeichnete Strahlungsresistenz schließen, da selbst bei erhöhten Temperaturen keine Härtesteigerung festgestellt werden konnte. Es müssen jedoch erst neuartige Produktions- und Verarbeitungstechniken für diese ODS-Legierungen entwickelt werden, um einen zukünftigen Einsatz gewährleisten zu können.

Details

Titel in ÜbersetzungCharakterisierung von ferritisch/martensitischen Stählen nach der Bestrahlung mit niedrig energetischen Ionen für den Einsatz im nuklearen Bereich
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pippan, Reinhard, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung25 Jun 2010
StatusVeröffentlicht - 2010