An oxide-dispersion-strengthened (ODS) layer was formed on Zircaloy-4 tubes by a laser beam scanning process to increase mechanical strength. Laser beam was used to scan the yttrium oxide ($Y_2O_3$)-coated Zircaloy-4 tube to induce the penetration of $Y_2O_3$ particles into Zircaloy-4. Laser surface treatment resulted in the formation of an ODS layer as well as microstructural phase transformation at the surface of the tube. The mechanical strength of Zircaloy-4 increased with the formation of the ODS layer. The ring-tensile strength of Zircaloy-4 increased from 790 to 870 MPa at room temperature, from 500 to 575 MPa at $380^{\circ}C$, and from 385 to 470 MPa at $500^{\circ}C$. Strengthening became more effective as the test temperature increased. It was noted that brittle fracture occurred at room temperature, which was not observed at elevated temperatures. Resistance to dynamic high-temperature bursting improved. The burst temperature increased from 760 to $830^{\circ}C$ at a heating rate of $5^{\circ}C/s$ and internal pressure of 8.3 MPa. The burst opening was also smaller than those in fresh Zircaloy-4 tubes. This method is expected to enhance the safety of Zr fuel cladding tubes owing to the improvement of their mechanical properties.
Nano-oxide dispersion-strengthened (ODS) superalloys have attracted attention because of their outstanding mechanical reinforcement mechanism. Dispersed oxides increase the material's strength by preventing grain growth and recrystallization, as well as increasing creep resistance. In this research, atomic layer deposition (ALD) was applied to synthesize an ODS alloy. It is useful to coat conformal thin films even on complex matrix shapes, such as nanorods or powders. We coated an Nb-Si-based superalloy with TiO2 thin film by using rotary-reactor type thermal ALD. TiO2 was grown by controlling the deposition recipe, reactor temperature, N2 flow rate, and rotor speed. We could confirm the formation of uniform TiO2 film on the surface of the superalloy. This process was successfully applied to the synthesis of an ODS alloy, which could be a new field of ALD applications.
Through mechanical alloying, hot isostatic pressing and hot rolling, a 9%Cr Fe-based oxide dispersion-strengthened alloy sample was fabricated. The tensile strength of the alloy is significantly improved when the microstructure is modified during the post-consolidation process. The alloy samples were strengthened as the cooling rates increased, though the elongation was somewhat reduced. With a cooling rate of $800^{\circ}C/s$ after normalization at $1150^{\circ}C$, the alloy sample showed a tensile strength of 1450 MPa, which is about twice that of the hot rolled sample; however, at $600^{\circ}C$ the tensile strength dramatically decreased to 620 MPa. Optical microscope and transmission electron microscope were used to investigate the microstructural changes of the specimens. The resultant strengthening of the alloy sample could be mainly attributed to the interstitially dissolved nitrogen, the fraction of the tempered martensite, the fine grain and the presence of a smaller precipitate. The decrease in the tensile strength was mainly caused by the precipitation of vanadium-rich nitride.
Park, Eun-Kwang;Hong, Sung-Mo;Park, Jin-Ju;Lee, Min-Ku;Rhee, Chang-Kyu;Seol, Kyeong-Won
한국분말재료학회지
/
제20권4호
/
pp.275-279
/
2013
Fe-based oxide dispersion strengthened (ODS) powders were produced by high energy ball milling, followed by spark plasma sintering (SPS) for consolidation. The mixed powders of 84Fe-14Cr-$2Y_2O_3$ (wt%) were mechanically milled for 10 and 90 mins, and then consolidated at different temperatures ($900{\sim}1100^{\circ}C$). Mechanically-Alloyed (MAed) particles were examined by means of cross-sectional images using scanning electron microscopy (SEM). Both mechanical alloying and sintering behavior was investigated by X-ray diffraction (XRD) and high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM). To confirm the thermal behavior of $Y_2O_3$, a replica method was applied after the SPS process. From the SEM observation, MAed powders milled for 10 min showed a lamella structure consisting of rich regions of Fe and Cr, while both regions were fully alloyed after 90 min. The results of sintering behavior clearly indicate that as the SPS temperature increased, micro-sized defects decreased and the density of consolidated ODS alloys increased. TEM images revealed that precipitates smaller than 50 nm consisted of $YCrO_3$.
Kim, Hyun-Gil;Kim, Il-Hyun;Jung, Yang-Il;Park, Dong-Jun;Park, Jeong-Yong;Koo, Yang-Hyun
Nuclear Engineering and Technology
/
제46권4호
/
pp.521-528
/
2014
The surface modification of engineering materials by laser beam scanning (LBS) allows the improvement of properties in terms of reduced wear, increased corrosion resistance, and better strength. In this study, the laser beam scan method was applied to produce an oxide dispersion strengthened (ODS) structure on a zirconium metal surface. A recrystallized Zircaloy-4 alloy sheet with a thickness of 2 mm, and $Y_2O_3$ particles of $10{\mu}m$ were selected for ODS treatment using LBS. Through the LBS method, the $Y_2O_3$ particles were dispersed in the Zircaloy-4 sheet surface at a thickness of 0.4 mm, which was about 20% when compared to the initial sheet thickness. The mean size of the dispersive particles was 20 nm, and the yield strength of the ODS treated plate at $500^{\circ}C$ was increased more than 65 % when compared to the initial state. This strength increase was caused by dispersive $Y_2O_3$ particles in the matrix and the martensite transformation of Zircaloy-4 matrix by the LBS.
An ${\alpha}$-Ferrite (Fe) powder dispersed with 4 vol.% of $Al_2O_3$ was successfully produced by a simple miling at 210 K with a mixture of $Fe_2O_3$, Fe and Al ingredient powders, followed by 2 step high temperature consolidation: Hot Pressing (HP) at 1323 K and then Hot Isostatic Pressing at 1423 K. The microstructure of the consolidated material was characterized by standard metallographic techniques such as XRD (X-ray Diffraction), TEM and STEM-EDS. The results of STEM-EDS analysis showed that the HIPed materials comprised a mixture of pure Fe matrix with a grain size of ~20 nm and $Al_2O_3$ with a bimodal size distribution of extremely fine (~5 nm) and medium size dispersoids (~20 nm). The mechanical properties of the consolidated materials were characterized by compressive test and micro Vickers hardness test at room temperature. The results showed that the yield strength of the ODS (Oxide Dispersion Strengthened) Fe alloy are as much as $674{\pm}39$ MPa and the improvement of the yield strength is attributed to the presence of the fine $Al_2O_3$ dispersoid.
Nanyu Mou;Xiyang Zhang;Qianqian Lin;Xianke Yang;Le Han;Lei Cao;Damao Yao
Nuclear Engineering and Technology
/
제55권6호
/
pp.2139-2146
/
2023
During reactor operation, the divertor must withstand unprecedented simultaneous high heat fluxes and high-energy neutron irradiation. The extremely severe service environment of the divertor imposes a huge challenge to the bonding quality of divertor joints, i.e., the joints must withstand thermal, mechanical and neutron loads, as well as cyclic mode of operation. In this paper, potassium-doped tungsten (KW) is selected as the plasma facing material (PFM), oxygen-free copper (OFC) as the interlayer, oxide dispersion strengthened copper (ODS-Cu) alloy as the heat sink material, and reduced activation ferritic/martensitic (RAFM) steel as the structural material. In this study, a vacuum brazing technology is proposed and optimized to bond Cu and ODS-Cu alloy with the silver-free brazing material CuSnTi. The most appropriate brazing parameters are a brazing temperature of 940 ℃ and a holding time of 15 min. High-quality bonding interfaces have been successfully obtained by vacuum brazing technology, and the average shear strength of the as-obtained KW/Cu and ODS-Cu alloy joints is ~268 MPa. And a fabrication route for manufacturing the flat-type divertor target based on brazing technology is set. For evaluating the reliability of the fabrication technologies under the reactor relevant condition, the high heat flux test at 20 MW/m2 for the as-manufactured flat-type KW/Cu/ODS-Cu/RAFM mockup is carried out by using the Electron-beam Material testing Scenario (EMS-60) with water cooling. This paper reports the improved vacuum brazing technology to connect Cu to ODS-Cu alloy and summarizes the production route, high heat flux (HHF) test, the pre and post non-destructive examination, and the surface results of the flat-type KW/Cu/ODS-Cu/RAFM mockup after the HHF test. The test results demonstrate that the mockup manufactured according to the fabrication route still have structural and interfacial integrity under cyclic high heat loads.
In this study, we investigated the state of $Y_2O_3$, as a major additive element in Fe-based ODS alloys, during mechanical alloying (MA) processes by thermodynamic approaches and experimental verification. For this purpose, we introduced $Ti_2O_3$ that formed different reaction products depending on the state of $Y_2O_3$ into the Fe-based ODS alloys. In addition, the reaction products of $Ti_2O_3$, Y, and $Y_2O_3$ powders were predicted approximately based on their formation enthalpy. The experimental results relating to the formation of Y-based complex oxides revealed that $YTiO_3$ and $Y_2Ti_2O_7$ were formed when $Ti_2O_3$ reacted with Y; in contrast, only $Y_2Ti_2O_7$ was detected during the reaction between $Ti_2O_3$ and $Y_2O_3$. In the alloy of $Fe-Cr-Y_2O_3$ with $Ti_2O_3$, $YTiO_3$ (formed by the reaction of $Ti_2O_3$ with Y) was detected after the MA and heat treatment processes were complete, even though $Y_2O_3$ was present in the system. Using these results, it was proved that $Y_2O_3$ decomposed into monoatomic Y and O during the MA process.
Two groups of oxide dispersion-strengthened reduced-activation ferritic/martensitic steels (A and B) were prepared by adding Y, Ti, and Zr into steels through vacuum induction melting to investigate the inclusions, microstructures, mechanical properties of the alloys. Results showed that particles with Y, Ti, and Zr easily formed. Massive, Zr-rich inclusions were found in B steel. Density of micron inclusions in A steel was 1.42 × 1014 m-3, and density of nanoparticles was 3.61 × 1016 m-3. More and finer MX carbides were found in steel tempered at 650 ℃, and yield strengths (YS) of A and B steel were 714±2 and 664±3.5 MPa. Thermomechanical processing (TMP) retained many dislocations, which improved the mechanical properties. YSs of A and B treated by TMP were 725±3 and 683±4 MPa. The existence of massive Zr-rich inclusions in B steels interrupted the continuity of the matrix and produced microcracks (fracture), which caused a reduction in mechanical properties. The presence of fine prior austenite grain size and inclusions was attributed to the low DBTTs of the A steels; DBTTs of A650 and A700 alloy were -79 and -65 ℃. Tempering temperature reduction and TMP are simple, readily useable methods that can lead to a superior balance of strength and impact toughness in industry applications.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.