Zeitschrift für Kernenergiewissenschaft und Energieerzeugungstechnologie

Auswirkungen der Protonenbestrahlung auf die physiko-mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur von kaltverformtem Molybdän$

Simos N, Quaranta E, Charitonidis N, Redaelli S, Bertarelli A, Mariani N, Zhong Z, Ghose S, Doorhyee E, Zhong H und Kotsina Z

Hochtemperaturbeständige feuerfeste Materialien und Legierungen, darunter Molybdän und TZM, wurden in Betracht gezogen und untersucht, um ihre Anwendbarkeit in Fusionsreaktoren sowie als Spallationsziele in Teilchenbeschleunigern zu bewerten. Die Auswirkungen von Neutronen-, Protonen- und Ionenbestrahlung auf die Eigenschaften und Mikrostruktur von reinem Molybdän und seiner Kombination TZM wurden durch Lichtschadensstudien bewertet. Kaltverarbeitetes Molybdän (CW-Hälfte), das durch eine Mikrostruktur aus nicht gleichmäßig ausgedehnten Körnern beschrieben wird, wurde für den Einsatz im 7-TeV-Schafthalo-Reinigungssystem des Large Hadron Collider in Betracht gezogen und war Anlass für die vorliegende Untersuchung. Um die Verschlechterung wichtiger physiomechanischer Eigenschaften der kaltbearbeiteten Struktur nach längerer Einwirkung von Protonenbestrahlung sowie den Einfluss der Bestrahlungstemperatur auf die Verschlechterung zu beurteilen, wurden im Brookhaven National Laboratory Bestrahlungen mit 200-MeV-Protonen bei 960 °C bis zu einer Flüssigkeit von ~2 × 1021 p/cm2 und mit 28 MeV bei unter 600 °C bis zu einer Flüssigkeit von ~6 × 1020 p/cm2 durchgeführt. Hochenergetische Röntgenstrahlen an den Synchrotrons NSLS und NSLS II wurden bei der Nachbestrahlungsbewertung (PIE) verwendet, um die Entwicklung der Mikrostruktur zu beurteilen. Es zeigte sich, dass das kaltbearbeitete Mo, in Übereinstimmung mit Studien zur Neutronenbestrahlung bei hohen Temperaturen, aufgrund der Entwicklung von Defekten zu Versetzungsnetzwerken einen erheblichen Rückgang der Zugfestigkeit erleidet. Darüber hinaus wird durch die Bestrahlung bei Temperaturen nahe der vollständigen Rekristallisationstemperatur der kaltverformten Struktur die Textur der durch die Kaltverformung entstandenen Mikrostruktur entfernt.