Zadania badawcze realizowane na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Transkrypt

1 Zadania badawcze realizowane na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej Łukasz Ciupiński Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Materiałowej Zakład Projektowania Materiałów

2 Zaangażowanie WIM w prace w obszarze syntezy termojądrowej 2 Wytwarzanie materiałów i komponentów Optymalizacja obróbki cieplno-mechanicznej przez wyciskanie hydrostatyczne nanostrukturalnej stali ferrytycznej ODS Rozwój kompozytów W-Ta jako materiałów strukturalnych Rozwój zgrzewania wybuchowego jako procesu łączenia wolframu ze stalą Wytwarzanie metodą spiekania impulsowo plazmowego modułu palcowego diwertora chłodzonego helem Charakteryzowanie materiałów po eksploatacji Badania mikroskopowe uszkodzeń radiacyjnych w wolframie i ich wpływ na retencję deuteru Charakterystyka pyłu zebranego w AUG w czasie wyładowania plazmy Analiza depozytów W-C w AUG i ich porównanie do badań laboratoryjnych Modelowanie materiałów Struktura granic ziaren i statystyczny rozkład typów granic ziaren w żelazie Obliczenia ab-initio wywołanych napromieniowaniem defektów punktowych w stopach wolframu

3 3 CEL SZCZEGÓŁOWY 4 Teoretyczne i eksperymentalne badania materiałów o bardzo dużej wytrzymałości na obciążenia cieplne i radiacyjne Etap 4.1 Badania z zakresu inżynierii materiałowej próbek poddanych działaniom impulsowych strumieni plazmy (PW we współpracy z IFPiLM) Etap 4.2 Wytwarzanie i charakteryzowanie nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych (PW we współpracy z NCBJ) Etap 4.3 Badanie wytrzymałości radiacyjnej materiałów przewidywanych do zastosowania w konstrukcjach reaktorów termojądrowych (napromienienie wybranych materiałów 14 MeV neutronami w warunkach dużych fluencji) (NCBJ)

4 Etap 4.1 Badania z zakresu inżynierii materiałowej próbek poddanych działaniom impulsowych strumieni plazmy Cel etapu: Określenie zmian powierzchni materiału tarczy i ich wpływ na dalszą erozję Określenie właściwości powierzchni materiałów i ich struktury w stanie wyjściowym (przed poddaniem działaniu plazmy) Określenie właściwości materiałów po oddziaływaniu z plazmą Materiał tarcz: PFCs W, CfC konstrukcja stal typu 316L (N) 4

5 Etap 4.2 Wytwarzanie i charakteryzowanie nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych Cel etapu: Opracowanie nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych na potrzeby budowy reaktora ITER i zaawansowanych reaktorów syntezy termojądrowej Próbki testowe opracowanych materiałów 1.Opracowanie nowych rodzajów stali typu ODS do zastosowań w reaktorach termojądrowych o lepszych właściwościach funkcjonalnych, w tym w szczególności o lepszej ciągliwości i obniżonej temperaturze przejścia w stan kruchy modyfikacja składu chemicznego modyfikacja procesu MS 5

6 6 Etap 4.2 a. Ważnym elementem proponowanego zadania będą badania odporności radiacyjnej wytworzonych materiałów w kontekście efektu nano-uziarnienia. Materiały te zostaną poddane defektowaniu radiacyjnemu i domieszkowaniu stabilnymi analogami izotopów (NCBJ) w celu określenia zmian właściwości strukturalnych i funkcjonalnych w warunkach narażenia na takie defektowanie.

7 Etap Optymalizacja procesu otrzymywania wolframu z dodatkiem tlenku itru (ODS-W) proces wytwarzania ODS-W realizowany będzie na drodze mechanicznej syntezy elementarnych proszków wolframu i tlenku itru materiał lity otrzymywany będzie poprzez spiekanie z udziałem fazy ciekłej w próżni lub/i z zastosowaniem izostatycznego prasowania na gorąco (HIP) I. Wesemann, W. Spielmann, P. Heel, A. Hoffmann, Fracture strength and microstructure of ODS tungsten alloys, Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials 28 (2010)

8 Etap Wytworzenie złączy CuCrZr-stal 316L metodą platerowania wybuchowego proces ma w zasadzie charakter atermiczny i nie występuje w nim wzajemna dyfuzja na duże odległości w obszarze złącza silne odkształcenie plastyczne w obszarze złącza wywołane wybuchem powoduje umocnienie materiałów łączonych, co przyczynia się do większej wytrzymałości złącza 8

9 9 Harmonogram Nr etapu Plan finansowania L.p. Etapy projektu Cel 4, Etap 4.1. Badania z zakresu inżynierii materiałowej próbek poddanych działaniom impulsowych strumieni plazmy Wstępna charakteryzacja próbek w stanie wyjściowym Badania morfologii warstw wierzchnich oraz struktury wewnętrznej materiałów poddanych działaniom impulsowych strumieni plazmy Ocena wpływu oddziaływania impulsowych strumieni plazmy na strukturę i właściwości materiałów Cel 4, Etap 4.2. Wytwarzanie i charakteryzowanie nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych Dobór wstępnych parametrów syntezy nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych Wykonanie pierwszych serii próbek syntezowanych materiałów Optymalizacja parametrów procesów wytwarzana i opracowanie finalnych próbek nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych Ocena właściwości użytkowych opracowanych materiałów

10 10 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Dziękuję za uwagę