Promotionsarbeiten
Untersuchung der durch Ionenbestrahlung verursachten Schäden in Reaktordruckbehälterstählen (RDB)
Libang Lai
Dr. Paul Chekhonin (HZDR)
Konstruktionswerkstoffe
03/2021-09/2024
Diese Arbeit ist Teil des ENTENTE-Projekts. Ziel der Arbeit ist es, die durch Ionenbestrahlung induzierten Schäden in Reaktordruckbehälterstählen zu untersuchen. Ionenbestrahlung ist ein vielversprechendes Werkzeug, um Neutronenbestrahlungseffekte in RDB-Stählen zu emulieren. Obwohl die Ionenbestrahlung einige Probleme mit sich bringt, beschleunigt sie die Untersuchung und Entwicklung von RDB-Stählen aufgrund der viel schnelleren Dosisleistung. In der vorliegenden Arbeit werden zwei westliche Arten von RDB-Stählen und zwei unterschiedliche Dosen von Ionenbestrahlung für beide Materialien untersucht.
Zunächst wird eine umfassende Mikrostrukturcharakterisierung mit Hilfe verschiedener elektronenmikroskopischer Verfahren durchgeführt, darunter Rasterelektronenmikroskopie (REM), Elektronenrückstreuung (EBSD), Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM) und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX). Bei unbestrahlten Werkstoffen werden Anfangsversetzungslinien, Partikel, Korngrenzen und Kornorientierungen charakterisiert und bewertet. Bei bestrahlten Werkstoffen werden Querschnittsproben mit der FIB-Technik (Focus Ion Beam) geschnitten. STEM wird dann zur Charakterisierung der durch die Bestrahlung induzierten Versetzungsschleifen eingesetzt. Weitere Einzelheiten, siehe: https://doi.org/10.3390/met13081339.
Zweitens wird ein auf der Mikrostruktur basierendes Modell zur Vorhersage des durch die Bestrahlung verursachten Härteanstiegs erstellt. Die Härte von unbestrahlten und bestrahlten Proben wird für beide Materialien mittels Nanoindentation gemessen. Das erstellte Modell basiert auf dem Modell der dispergierten Barrierehärtung (DBH) und verwendet die oben erwähnten Mikrostrukturdaten. Weitere Einzelheiten, siehe: https://doi.org/10.3390/met14030257.
Darüber hinaus werden auch andere Aspekte behandelt. Zum Beispiel: Übertragbarkeit von Ionen- und Neutronenbestrahlung; Glühen nach der Bestrahlung zur Analyse der Stabilität von Versetzungsschleifen; Probleme bei der Durchführung von Nanoindentation usw.
