Promotionsarbeiten

Strahlungstoleranz von hochentropischen Legierungen

Promotionsstudent

Jyoti Verma

Betreuer

Prof. Jürgen Fassbender, Gregor Hlawacek, Cornelia Kaden, Maciej Oskar Liedke (HZDR)

Abteilungen

  • Ioneninduzierte Nanostrukturen (Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung)
  • Strukturierte Materialien (Institut für Ressourcenökologie)
  • Kernphysik (Institut für Strahlenphysik)

Förderung

Dieses Projekt wird teilweise durch das HZDR-Direktoriumsprogramm zur Vernetzung von Instituten "Vernetzungsdoktoranden" finanziert.

Zeitraum

11/2024 - 10/2027

Zusammenfassung

Hochentropische Legierungen (HEAs) und komplex zusammengesetzte Legierungen (CCAs) mit nahezu äquiatomischen Zusammensetzungen stellen eine neue Klasse von Werkstoffen mit außergewöhnlichen mechanischen, thermomechanischen und korrosionsbeständigen Eigenschaften dar, die ein erhebliches Potenzial für Anwendungen in extremen Umgebungen wie Kernfusion und Kernspaltung aufweisen. In dieser Studie wird die Bestrahlungstoleranz der fcc Cantor-Legierung (CoCrFeMnNi) und ihrer Co-freien Derivate durch eine Kombination von Experimenten mit breiter und fokussierter Ionenbestrahlung am HZDR-Ionenstrahlzentrum (IBC) bei verschiedenen Fluenzen und Temperaturen untersucht. Die fokussierte Ionenbestrahlung (FIB) mit He-Ionen wird die Veränderungen der Oberflächenmorphologie bei hohen Fluenzen, die für Fusionsreaktoren relevant sind, untersuchen, während die breitstrahlige Selbstionenbestrahlung die Defektbildung und die Veränderungen der mechanischen Eigenschaften bewerten wird. Die Defektentwicklung wird mit Hilfe der Positronen-Annihilationsspektroskopie (PAS) und der (Raster-)Transmissions-Elektronenmikroskopie ((S)TEM) analysiert, während die Nanoindentation Einblicke in die mechanischen Eigenschaften der bestrahlten Materialien geben wird. Darüber hinaus wird nach der Bestrahlung eine Glühung durchgeführt, um die Defektstabilität zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden zu einem tieferen Verständnis des Bestrahlungsverhaltens von HEAs beitragen und wertvolle Erkenntnisse für die Bewertung ihrer Eignung für nukleare Anwendungen liefern.