Pesquisadores da Texas A&M University demonstraram recentemente um desempenho superior de uma nova liga reforçada por dispersão de a³xido (ODS) que desenvolveram para uso em reatores de fissão e fusão.

Dr. Lin Shao, professor do Departamento de Engenharia Nuclear, trabalhou ao lado de cientistas pesquisadores no Laborata³rio Nacional de Los Alamos e na Universidade de Hokkaido para criar a próxima geração de ligas ODS de alto desempenho , e atéagora elas são algumas das mais fortes e melhores metais desenvolvidos no campo.

As ligas ODS consistem em uma combinação de metais intercalados com pequenaspartículas de a³xido de tamanho nanomanãtrico e são conhecidas por sua alta resistência a  fluaªncia. Isso significa que, a  medida que a temperatura sobe, os materiais mantem sua forma em vez de se deformar. Muitas ligas ODS podem suportar temperaturas de até1.000 C e são normalmente usadas na geração de energia e motores dentro da engenharia aeroespacial, bem como cutelaria.

A comunidade nuclear tem grande necessidade de materiais confia¡veis ​​e dura¡veis ​​para compor os principais componentes dos reatores nucleares. O material deve ser de alta resistência , tolerante a  radiação e resistente ao inchaa§o (materiais desenvolvem cavidades quando submetidos a  radiação de naªutrons, levando a falhas meca¢nicas).

Pesquisadores nucleares como Shao buscam consistentemente identificar materiais resistentes a  fluaªncia e ao inchaa§o de qualidade para seu uso em reatores de alta temperatura.

"Em geral, as ligas ODS devem ser resistentes ao inchaa§o quando expostas a irradiação de naªutrons extrema", disse Shao. "No entanto, a maioria das ligas ODS comerciais são problema¡ticas desde o ina­cio."

Isso ocorre porque quase todas as ligas ODS comerciais são baseadas na fase ferra­tica. As ligas ferra­ticas, classificadas por sua estrutura cristalina e comportamento metalaºrgico, apresentam boa ductilidade e razoa¡vel resistência a altas temperaturas. No entanto, a fase ferra­tica éa fase mais fraca quando avaliada por sua resistência ao intumescimento, fazendo com que a maioria das ligas ODS comerciais falhem na primeira linha de defesa.

Shao, conhecido internacionalmente por seu trabalho pioneiro na ciência dos materiais de radiação, dirige o laboratório de aceleradores para testes de ligas sob condições extremas de irradiação. Shao e sua equipe de pesquisa colaboraram com o grupo de pesquisa japonaªs na Universidade de Hokkaido liderado pelo Dr. Shigeharu Ukai para desenvolver várias novas ligas ODS.

"Decidimos explorar um novo princa­pio de projeto no qual aspartículas de a³xido são incorporadas na fase martensa­tica, que émelhor para reduzir o inchaa§o do vazio, em vez da fase ferra­tica", disse Shao.

As ligas ODS resultantes são capazes de sobreviver a até400 deslocamentos por a¡tomo e são algumas das ligas mais bem-sucedidas desenvolvidas no campo, tanto em termos de resistência a altas temperaturas quanto em resistência ao intumescimento superior.

Detalhes do projeto completo foram publicados no Journal of Nuclear Materials junto com o estudo mais recente. Desde então, a equipe conduziu vários estudos e atraiu a atenção do Departamento de Energia e da indústria nuclear dos Estados Unidos. O projeto resultou em um total de 18 artigos de peria³dicos e duas dissertações de doutorado.