新的显微镜在极端热量下工作，在核反应堆的合金上闪光灯
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一种新的显微镜技术允许研究人员实时跟踪微观结构变化，即使材料暴露于极端热量和应力。最近，研究人员表明，名为合金709的不锈钢合金具有升高的温度应用，如核反应堆结构。
“709合金在长时间暴露在高温下时，具有极强的强度和抗损伤性，”有关这一新发现的一篇论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)机械和航空航天工程教授阿夫萨纳·拉比伊(Afsaneh Rabiei)说。这使得它成为一种很有前途的材料，可用于下一代核电站。
“然而，709合金是一种全新的合金，其在高温和高负荷下的性能尚未完全了解。能源部(DOE)需要更好地了解它的热机械和结构特性，以确定它在核反应堆中使用的可行性。”
为了解决能源部的问题，拉比伊提出了一个新颖的解决方案。与三家公司合作-日立，牛津仪器和Kammrath & Weiss GmbH -拉比伊发明了一种新技术这使得她的实验室可以在对材料施加极高的热量和高负荷的情况下，实时进行扫描电子显微镜(SEM)。
Rabiei说:“这意味着我们可以在热机械测试中看到材料的裂纹扩展、损伤形核和显微组织变化，这些都与任何基体材料有关，而不仅仅是709合金。”“它可以帮助我们了解材料在各种条件下的失效位置和原因:从室温到1000摄氏度(C)，以及从0到20吉帕斯卡的应力。”
相比之下，1000摄氏度相当于1832华氏度。2吉帕斯卡相当于每平方英寸290,075磅。
Rabiei的团队与英国伯明翰大学合作，评估709合金在高温和高负荷下的力学和显微组织性能。
研究人员将1毫米厚的合金709样品暴露于高达950℃的温度，直到材料“失效”，这意味着材料破裂。
“合金709优于316不锈钢，这是核反应堆目前使用的，”rabiei说。“该研究表明，合金709的强度高于所有温度的316不锈钢，这意味着它可能在失败之前带来更多的压力。例如，合金709可以处理950℃的压力，因为316不锈钢可以在538℃下处理。
Rabiei说:“我们的显微技术使我们能够监测空洞的形核和裂纹的扩展，以及材料在整个过程中微观结构的变化。”
“这是一个很有希望的发现，但我们仍有更多的工作要做，”拉比伊说。“我们的下一步是评估709合金在高温下暴露于循环加载或重复应力时的性能。”
纸”,各种温度下合金709的拉伸性能研究“出现在期刊上材料科学与工程:A。本文的第一作者是斯文upadhayay，该等学生在NC州。本文是由Hangyue Li和Birmingham大学的Paul Bowen合作。该作品得到了2015-1877 / DE-NE0008451和英国研究和创新奖号EP / N016351 / 1的EP / N016351 / 1所支持的工作。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
709合金在不同温度下的拉伸性能研究
作者：Swathi Upadhayay和Afsaneh Rabiei，北卡罗来纳州立大学;Hangyue Li和Paul Bowen，伯明翰大学
发表: 6月23日,材料科学与工程:A
DOI：10.1016 / J.MSEA.2018.06.089
文摘:近年来，从化石燃料和核裂变等替代“清洁”来源有几次有关能源生产的进步。通过对更高效的系统来推动这些进步，这些系统将优化耗尽化石燃料储备的使用，并将焦点转移到清洁能源来源。任何发电循环的效率取决于结构材料承受增加的峰值操作温度的能力。由于它们的强度，耐腐蚀，可焊性和奥氏体相是稳定的宽温度，先进的奥氏体不锈钢作为下一代核电厂的结构材料，这是焦点作为下一代核电站的结构材料。在本文中正在研究合金709，最近开发的先进的奥氏体不锈钢。在该研究中，在原位扫描电子显微镜（SEM）加载和加热阶段，在合金709的狗骨样品上进行拉伸试验，在各种温度下配备电子反向散射衍射（EBSD）。原位实验表明，该材料在较低温度下通过滑动率主要适应变形。在较高温度下晶界的空隙形成和聚结。尽管在所有升高的温度下裂纹开始是晶间的，但是通过材料的裂纹传播和最终骨折是艰苦的。另外，在空气中在550,650和750℃的较大圆柱形样品上进行拉伸试验。 The results of tests conducted in air and in-situ were found to be in agreement, at these temperatures.
Afsaneh Rabiei，非常感谢你的帖子。再次感谢。