view in publisher's site

Microstructural and micromechanical assessment of aged ultra-fast sintered functionally graded iron/tungsten composites

Highlights•Fe/W composites aged at 300, 500, and 800 °C show fast precipitation of brittle intermetallics•Via a rule of mixture, hardness and modulus of individual phases on the microscale are correlated to effective properties•Interfaces between Fe and W volumes, studied via micro-cantilever bending, show very low toughness (KIc = 1.85 MPa m0.5)AbstractFunctionally graded (FG) iron/tungsten (Fe/W) composites are considered for stress-relieving interlayers in tungsten-steel joints, required in future fusion reactors. The macroscopic gradation of the two materials allows relaxation of thermally-induced stresses and hence extend the lifetime of the cyclic-loaded dissimilar materials joints. While many properties, e.g. thermal expansion and strength, of the as-manufactured Fe/W composites are promising with respect to the anticipated application, the temperature-induced microstructural changes and their effect on the material properties remain largely unexplored. Given that the thermodynamic system of FeW contains two types of intermetallic phases, understanding the microstructural changes in the FG Fe/W composites is crucial for long-term operation of fusion reactors.In the present work, the microstructure of ultra-fast sintered Fe/W composites containing 50 and 75 vol% tungsten is studied via electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) in as-manufactured and thermal aged conditions (300, 500, and 800 °C for up to 72 h). The hardness and modulus of selected composites are measured via nanoindentation, and the fracture toughness of the FeW interfaces is tested via notched micro-cantilever bending tests. The results from microstructural and micromechanical analyses are discussed, and the materials are evaluated for their application in fusion reactors based on the microstructure-to-property relationship.Graphical abstractDownload : Download high-res image (311KB)Download : Download full-size image

ارزیابی ریز ساختاری و میکرومکانیکی کامپوزیت های ساخته‌شده از مواد هدفمند دارای خواص مکانیکی فوق‌العاده سریع

لایه‌های نازک کامپوزیت Fe / W در دماهای ۳۰۰، ۵۰۰ و ۸۰۰ درجه سانتی گراد رسوب سریع مواد بین فلزی شکننده را نشان می‌دهد. ۵)کامپوزیت های آهن / تنگستن (Fe / W)مدرج به صورت استنباطی (FG)برای حذف تنش در اتصالات تنگستن - فولاد که در راکتورهای گداخت آینده مورد نیاز است، در نظر گرفته می‌شوند. درجه‌بندی ماکروسکوپی این دو ماده اجازه استراحت تنش‌های ناشی از گرما را می‌دهد و در نتیجه طول عمر اتصالات غیر مشابه بارگذاری شده توسط چرخه‌ای را افزایش می‌دهد. در حالی که بسیاری از خواص به عنوان مثال انبساط حرارتی و استحکام کامپوزیت های Fe / W ساخته‌شده با توجه به کاربرد مورد انتظار، تغییرات ریزساختاری ناشی از دما و تاثیر آن‌ها بر خواص مواد تا حد زیادی کشف نشده است. با توجه به اینکه سیستم ترمودینامیکی FeW شامل دو نوع فاز بین فلزی است، درک تغییرات ریزساختاری در کامپوزیت FG Fe / W برای عملیات طولانی‌مدت رکتورهم‌جوشی بسیار مهم است. در کار حاضر، ریز ساختار کامپوزیت های بسیار سریع سینتر شده Fe / W حاوی ۵۰ و ۷۵ درصد حجمی تنگستن از طریق میکروسکوپ الکترونی (SEM)و پراش اشعه ایکس (XRD)در شرایط گرمایی تولید شده و تا دمای ۳۰۰ و ۸۰۰ درجه سانتیگراد مورد مطالعه قرار گرفته‌است. سختی و مدول کامپوزیت انتخابی از طریق نانوراس اندازه‌گیری می‌شود و سختی شکست سطوح FeW از طریق تست خمش میکروکانتیلور شکافدار مورد آزمایش قرار می‌گیرد. نتایج حاصل از بررسی‌های ریزساختاری و میکرومکانیکی مورد بحث قرار گرفت، و این مواد برای کاربرد شان در راکتورهای گداخت براساس رابطه ریزساختار - به - ویژگی ارزیابی شدند. دانلود مفهومی: دانلود تصویر high - res (۳۱۱ کیلوبایت)دانلود: دانلود تصویر تمام ابعاد
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Mechanical Engineering
  • ترجمه مقاله Mechanical Engineering
  • مقاله مهندسی مکانیک
  • ترجمه مقاله مهندسی مکانیک
  • مقاله General Materials Science
  • ترجمه مقاله General Materials Science
  • مقاله علوم مواد عمومی
  • ترجمه مقاله علوم مواد عمومی
  • مقاله Mechanics of Materials
  • ترجمه مقاله Mechanics of Materials
  • مقاله مکانیک مواد
  • ترجمه مقاله مکانیک مواد
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.