Исследователи из Техасского университета A&M продемонстрировали превосходные характеристики нового сплава, усиленного дисперсией оксидов. Он будет использоваться в реакторах для термоядерного синтеза и ядерного деления.

Доктор наук Линь Шао, профессор кафедры ядерной инженерии, работал вместе с учеными из Национальной лаборатории Лос-Аламоса и университета Хоккайдо над созданием нового поколения высокоэффективных сплавов, упрочненных дисперсией оксидов (ODS, oxide dispersion strengthened alloys). Они состоят из металлической матрицы с диспергированными в ней мелкими частицами оксида. Сегодня они — одни из самых прочных и лучших созданных металлов в этой области.

Сплавы ODS состоят из комбинации металлов с небольшими частицами оксида нанометрового размера. Они известны своим высоким сопротивлением к текучести. Это значит, что при повышении температуры материалы сохраняют свою форму, а не деформируются. Многие сплавы с ODS выдерживают температуры до 1 000 °C. Они используются в производстве электроэнергии и двигателях в аэрокосмической технике.

Сфера ядерных технологий остро нуждается в надежных и прочных материалах для изготовления основных компонентов реакторов. Материал должен быть высокопрочным, радиационно-стойким и устойчивым к набуханию пустот. Дело в том, что в материалах образуются полости под воздействием нейтронного излучения. Это приводит к механическим повреждениям.

Почти все коммерческие сплавы ODS основаны на ферритной фазе. Ферритные сплавы, классифицируемые по их кристаллической структуре и металлургическим свойствам, обладают хорошей пластичностью и приемлемой жаропрочностью. Однако ферритная фаза является самой слабой, если судить по ее сопротивлению набуханию. Поэтому большинство коммерческих сплавов с ОРВ не справляются с первой линией защиты.

Ученые изучили проблему, создав принципиально новый тип конструкции материалов. В них частицы оксида встраиваются в мартенситную фазу, а не в ферритную. Это лучше всего снижает набухание пустот. Полученные в результате сплавы ODS — одни из самых успешных сплавов, разработанных в этой области, как с точки зрения жаропрочности, так и с точки зрения устойчивости к набуханию.

Подробная информация о полном проекте опубликована в Journal of Nuclear Materials вместе с самым последним исследованием. С тех пор команда провела множество исследований и привлекла внимание Министерства энергетики и ядерной промышленности США.