В НИЯУ МИФИ разработали методику создания соединений молибдена и коррозионностойкой стали для термоядерных реакторов будущего

Сотрудники лаборатории аморфно-нанокристаллических материалов НИЯУ МИФИ разработали методику создания герметичных неразъемных соединений молибдена с коррозионностойкой сталью с высокими механическими характеристиками и термостойкостью. Работа опубликована в высокорейтинговом журнале Journal of Materials Processing Technology.

Сотрудники лаборатории аморфно-нанокристаллических материалов кафедры физических проблем материаловедения Олег Севрюков, Александр Иванников и Иван Федотов совместно с коллегами из Акционерного общества «Красная Звезда» Игорем Люблинским и Алексеем Вертковым представили исследование «Experimental and Numerical Analysis of filler metal STEMET 1301A for connection of molybdenum with steel 12CR18NI10ТI».

В исследовании рассматривается разработка метода получения прочного, термостойкого и герметичного соединения молибдена с коррозионностойкой сталью 12Х18Н10Т в узле переходника для дивертора токамака с ёмкостью для подпитки жидким металлом приёмной поверхности. Такие конструкции являются перспективными для термоядерных реакторов будущего.

Для производства использовали присадочный материал в виде пасты на основе системы Ni-Cr-Si-B. Проведено моделирование сложнонапряженного состояния, возникающего в полученных сборках, с помощью программного комплекса ANSYS.

Отработана технология создания изделия, обеспечивающая при выбранном режиме пайки получение наиболее однородного паяного соединения. Для этой геометрии рассчитаны распределения эквивалентных напряжений в сборке, а также выявлена область преимущественной пластической деформации.

Полученные образцы испытаны на термостойкость. Нагрев до температуры 400^оС с последующим охлаждением до комнатной температуры в течение 20 циклов не приводит к разгерметизации. Макеты успешно выдержали испытания без нарушения сплошности. Для определения механических характеристик соединений проведены испытания на срез. С помощью моделирования и экспериментальными методами показано, что прочностные характеристики сильно зависят от величины зазоров между соединяемыми деталями. Для образцов, собранных с оптимальным зазором предел прочности на срез, составляет 500±50 МПа.

Созданные макеты будут проходить дальнейшие испытания в условиях, имитирующих работу установок с управляемым термоядерным синтезом.

Контакты:

Руководитель группы аморфно-нанокристаллических материалов, доцент, канд. техн. наук О.Н. Севрюков (sevr54@mail.ru)

Кафедра №9 «Физических проблем материаловедения», Институт ядерной физики и технологий , Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31