Materiali per applicazioni nucleari e condizioni estreme

Leghe refrattarie per applicazioni nucleari

WCrY è una lega refrattaria avanzata a base di tungsteno progettata per il consolidamento mediante pressatura isostatica a caldo (HIP), seguita da ricottura ad alta temperatura superiore a 1500 °C per eliminare le fasi secondarie ricche di Cr e stabilizzare una struttura bcc monofase. Questo processo di trattamento termico è essenziale per ottenere resistenza agli shock termici e integrità meccanica in condizioni operative estreme.

Progettata per resistere a carichi termici stabili e transitori nell’ordine di MW/m², la lega WCrY è ideale per componenti esposti al plasma come i divertori e i gruppi della prima parete negli ambienti dei reattori a fusione. L’aggiunta strategica di cromo e ittrio migliora la resistenza all’ossidazione ad alte temperature fino a 1000 °C e favorisce l’affinamento del grano attraverso il rafforzamento in situ della dispersione di ossido (ODS).

Con la sua eccezionale combinazione di stabilità termica, resistenza alle radiazioni, protezione dall’ossidazione e prestazioni meccaniche a temperature elevate, WCrY rappresenta una soluzione ideale per gli impianti di fusione nucleare in via di sviluppo e altre applicazioni in ambienti estremi.

COMPOSIZIONE
Tungsteno bal. – Cromo 11-13% – Ittrio 0,5%

Acciaio per reattori a fusione nucleare

Eurofer97-ODS è una polvere di acciaio ferritico-martensitico rinforzata con dispersione di ossidi (ODS), sviluppata in MBN utilizzando un processo di macinazione ad alta energia. Questo acciaio è ottenuto da precursori metallici elementari con dispersione di ossido di ittrio (Y₂O₃) su scala nanometrica. Eurofer 97-ODS è un materiale avanzato progettato per ambienti ad alta temperatura e ad alta radiazione, compresi i componenti dei reattori a fusione e i sistemi energetici avanzati.

La dispersione uniforme di ossido su scala nanometrica migliora la resistenza allo scorrimento, la stabilità microstrutturale sotto irradiazione e la tolleranza ai danni da radiazioni. Grazie al controllo preciso della distribuzione granulometrica, la polvere offre la fluidità e la densità di compattazione necessarie per le tecniche avanzate di consolidamento della metallurgia delle polveri.

La polvere Eurofer97-ODS viene utilizzata per la pressatura isostatica a caldo (HIP), la sinterizzazione con plasma a scintilla (SPS) e l’estrusione, consentendo la produzione di componenti strutturali densi e quasi finiti con una riduzione al minimo degli scarti di materiale e dei costi di lavorazione. Sono possibili anche applicazioni mediante spruzzatura a freddo.

Le applicazioni nucleari includono strutture interne, componenti della Breeding Zone, schermi di radiazione termica e scambiatori di calore ad alta temperatura.

COMPOSIZIONE
Cromo 9% – Tungsteno 1,1% – Manganese 0,4% – Vanadio 0,25% – Tantalio 0,12% – Carbonio 1,2% – Ossido di ittrio NP 0,5% – Ferro bal.

PROPRIETÀ – dopo deposizione e HT
Resistenza allo snervamento >820 MPa
Resistenza alla trazione massima >940 MPa
Modulo elastico 150 GPa
Allungamento a rottura 3-5%
Durezza 310 HV