Slow Strain Rate Testing of advanced metal alloys in liquid lead doped with tellurium

Con l’avanzare dello sviluppo dei reattori veloci raffreddati a piombo di Generazione IV (LFR), garantire l’integrità meccanica dei materiali strutturali in ambienti severi è essenziale, soprattutto in scenari incidentali con rilascio di prodotti di fissione. Una problematica rilevante è l’infragilimento da metallo liquido (LME), fenomeno in cui un metallo liquido induce una transizione da comportamento duttile a fragile nelle leghe strutturali. Questa tesi analizza la suscettibilità della lega ferritica formante allumina Fe10Cr4Al (10-4) all’infragilimento da metallo liquido, esposta a piombo fuso contaminato con tellurio (Te), un prodotto di fissione critico. Sono stati condotti test a bassa velocità di deformazione (SSRT) su provini 10-4 in un intervallo di temperature, velocità e concentrazioni di Te, utilizzando campioni intagliati e non. A scopo comparativo, anche l’acciaio inossidabile 316L è stato testato in condizioni simili. Le analisi SEM/EDS sui campioni 10-4 mostrano che l’infragilimento è più marcato nei provini intagliati, dove la concentrazione di tensione danneggia l’ossido protettivo superficiale, favorendo il contatto tra fase liquida e solida. L’infragilimento maggiore si osserva a concentrazioni intermedie di Te (circa 0.3~wt%), dove prevalgono fratture fragili. La duttilità si recupera alla concentrazione più alta (1.2~wt%) grazie alla formazione di una soluzione sovrasatura e di composti ricchi in Te, che riducono la bagnabilità o l’interazione tra le fasi. Inoltre, non si osservano effetti di infragilimento nei provini non intagliati a basse velocità, suggerendo che una deformazione più lenta preservi l’integrità dell’ossido e favorisca la formazione di precipitati protettivi contro la penetrazione del metallo liquido.