Estudio de la evolución microestructural de un acero ferrítico ODS de grupo 4 (Y-Al-Ti-Zr) consolidado por consolidación SPARK Plasma Sintering (SPS)

Abstract

Los aceros ferríticos ODS son extraordinarios candidatos para su uso en los nuevos reactores nucleares de tipo IV debido a su buen comportamiento a fluencia y bajo irradiación. El uso de elementos de aleaciones como el Ti, Al, Y favorecen la aparición de nanoclusters y nanoprecipitados que limitan el movimiento de dislocaciones, endureciéndolos y mejorando así su comportamiento a fluencia. Con la incorporación del Zr se pretende mejorar la estabilidad térmica de los óxidos precipitados y con ello la temperatura de trabajo. En este caso, el acero ferrítico ODS se ha desarrollado por molienda mecánica de alta energía. Este método proporciona estructuras cristalinas con una gran cantidad de energía almacenada que, al encontrarse heterogéneamente distribuida, produce una recristalización no homogénea durante la etapa de consolidación. La microestructura final obtenida por consiguiente, presenta un tamaño de grano heterogéneo. Con el fin de estudiar este fenómeno, se consolidaron las piezas por SPS haciendo uso de distintas condiciones de consolidación. Se seleccionó una temperatura de sinterización, 1373 K y distintas velocidades de calentamiento (de 100 a 600 °C/min). La estructura obtenida se ha caracterizado mediante difracción de rayos x y microscopía electrónica. Además, con el fin de analizar las propiedades mecánicas del material, se han llevado a cabo ensayos de dureza Vickers y de tracción en probetas subdimensionadas a temperatura ambiente.