ES2775216T3

ES2775216T3 - Un cuerpo de borocarburo de tungsteno de hierro para aplicaciones de blindaje nuclear

Info

Publication number: ES2775216T3
Application number: ES17170735T
Authority: ES
Inventors: Jessica Marshall
Original assignee: Hyperion Materials and Technologies Sweden AB
Current assignee: Hyperion Materials and Technologies Sweden AB
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2037-05-11
Also published as: WO2018206173A1; JP7097392B2; HUE049251T2; EP3401413A1; PT3650562T; SI3401413T1; ES2965904T3; EP3650562A1; US20200176142A1; BR112019023343B1; TW201900895A; CA3060114A1; RU2761020C2; US11279991B2; BR112019023343A2; KR20200004806A; JP2020519887A; RU2019139243A3; EP3401413B1; CN110603340B

Abstract

Un cuerpo que consiste en los siguientes elementos en porcentaje atómico (en %): Boro 21 - 41; Hierro 25 - 35; Cromo 2 - 4; Carbono 3 - 10; y siendo el resto tungsteno y en el que al menos el 95 % de Fe está en forma de un boruro, boruro intermetálico o un carburo intermetálico.

Description

DESCRIPCIÓN

Un cuerpo de borocarburo de tungsteno de hierro para aplicaciones de blindaje nuclear

Campo técnico

La presente divulgación se refiere a un cuerpo, un procedimiento para fabricar el cuerpo y el uso del cuerpo para blindaje nuclear en un reactor nuclear.

Antecedentes de la invención

La tasa de consumo de energía por persona es mayor que la capacidad de generación actual, por lo tanto, esto ha generado un nuevo interés en las posibilidades de la energía nuclear como fuente de energía neutral en carbono que podría resolver potencialmente la brecha energética. En particular, los avances recientes en la tecnología de imanes, hacen que la posibilidad de fusión controlada como fuente de energía viable sin carbono sea una alternativa real en el futuro cercano. Los reactores más grandes, como el International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) y el Joint European Torus (JET), planean usar metal de tungsteno con berilio para los componentes que se enfrentan al plasma. Sin embargo, existe un problema con el uso de metal de tungsteno en la presente solicitud, este es difícil de fabricar a granel y además, tanto el tungsteno como el berilio pueden formar óxidos peligrosos a altas temperaturas. Por lo tanto, existe un impulso para encontrar alternativas más seguras y de menor costo.

Al diseñar cualquier tipo de reactor nuclear, es importante considerar cómo los componentes del reactor deben protegerse del alto flujo de neutrones y los rayos gamma generados por el reactor nuclear. En términos de blindaje contra la radiación, existe la necesidad de un blindaje biológico eficiente y también la necesidad de poder proteger otras partes del reactor, tales como los sistemas electrónicos. El material de blindaje debe ser capaz de proporcionar protección contra un amplio intervalo de especies radiactivas altamente energéticas, incluidos los neutrones de rayos a, p y y a corta distancia. Estas condiciones imponen límites estrictos al tipo de materiales que se pueden usar. También es importante que el blindaje en sí sea resistente a la activación y no se active en radioisótopos dañinos cuando se irradia. Esto significa que los materiales que contienen cantidades significativas de Ni y Co no pueden usarse ya que estos son peligros de activación cuando se irradian.

Se proponen tanto pequeños reactores de fisión modulares como reactores de confinamiento magnético como parte de la próxima generación de centrales nucleares. Las pequeñas centrales nucleares modulares tienen el potencial de ser más seguras y más eficientes que las grandes centrales nucleares actualmente en uso. En el caso de los reactores de fusión de confinamiento magnético, dependen del cobre enfriado criogénicamente y/o de los superconductores de alta temperatura (HTS), , para generar un campo magnético, por lo tanto, el espacio entre la cámara de plasma y los conductores fríos (cobre/HTS) es limitado. En ambos casos, estos tipos de reactores plantean un desafío adicional al considerar la elección del material para el blindaje contra la radiación, ya que la geometría de estos reactores significa que el espacio es limitado y por lo tanto, el material de blindaje debe poder aplicarse en capas delgadas y aún mantener la eficiencia de blindaje. WO 2012/023265 A1 divulga un cerametal utilizado como blindaje de neutrones que presenta la composición química de MM'B o M2MEGABYTE2, donde M es un metal de transición y se elige entre Mo, W, Ta. Se incluye un material que contiene W2FeB, Mo2NiB y WCoB. CN 105803267 A divulga un compuesto de blindaje de neutrones formado a partir de una lámina compuesta de aluminio con W y carburo de boro formado por pulvimetalurgia.

Por lo tanto, el desafío es encontrar un material de blindaje alternativo que no necesite aplicarse en grosores excesivamente grandes para lograr un buen blindaje; el material tampoco debe formar ningún subproducto peligroso de la exposición al procedimiento de fusión nuclear. Es imperativo que el material no contenga elementos que se transmuten en radionúclidos dañinos, de modo que impida el desmantelamiento y el reabastecimiento de combustible del dispositivo al final de un ciclo de trabajo. Debe ser posible fabricar, de manera crítica, el material que se utilizará para la presente solicitud, utilizando técnicas convencionales. Los materiales más adecuados para esta solicitud también tendrían buena resistencia a la oxidación y buena conductividad térmica.

Sumario

Por lo tanto, la presente divulgación proporciona un cuerpo que consta de los siguientes elementos en porcentaje atómico (en %): boro (B) 21-41; hierro (Fe) 25-35; cromo (Cr) 2-4; carbono (C) 3-10; y el resto de tungsteno (W), en el que al menos el 95 % de Fe está en forma de un boruro, un boruro intermetálico o un carburo intermetálico. La presente divulgación proporcionará un material con propiedades óptimas para el blindaje nuclear, que es sinterizable, tiene la mayor densidad posible y la mayor porosidad posible.

Sorprendentemente, los inventores han encontrado que los intervalos de composición, como se ha divulgado en la presente descripción, producirán un cuerpo que tiene las propiedades más óptimas de material para el blindaje nuclear. Por lo tanto, el equilibrio entre el boro y el tungsteno se ha seleccionado para que el cuerpo que se utilice para el blindaje nuclear tenga las propiedades de absorción óptimas.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1: divulga una imagen de microscopía óptica de la microestructura de la muestra A.

La Figura 2: divulga una imagen de microscopía óptica de la microestructura de la muestra B.

La Figura 3: divulga una imagen de microscopía óptica de la microestructura de la muestra C.

La Figura 4: divulga una imagen de microscopía óptica de la microestructura de la muestra G.

Descripción detallada de la invención

Por lo tanto, un aspecto de la presente divulgación se refiere a un cuerpo que comprendiendo, los siguientes elementos en porcentaje atómico (en %): boro (B) 21-41; hierro (Fe) 25-35; cromo (Cr) 2-4; carbono (C) 3-10; y el resto de tungsteno (W), en el que al menos el 95 % de Fe tiene la forma de un boruro, un boruro intermetálico o un carburo intermetálico.

Se ha encontrado que esta composición forma las microestructuras más estables en términos de buena sinterización, buenas propiedades mecánicas, capacidad para evitar fracturas y aparición de extracciones durante la etapa de procesamiento de pulido y el manteniendo del nivel de porosidad al mínimo.

El 'porcentaje atómico de los elementos (en %)' se calcula en consecuencia:

a. Calcular los 'porcentajes de descomposición atómica' para cada polvo añadido usando los pesos moleculares de los elementos en ese polvo, por ejemplo, para B4C el contenido relativo de boro se calcula de la siguiente manera: (4 x peso molecular B (10,81)) / ((peso molecular carbono (12,01) (4 x peso molecular boro (10,81))) x 100 = 78,2 % en peso de B. El porcentaje de descomposición atómica para el C en B4C es entonces 21,8 % en peso.

b. Calcular la 'descomposición atómica en gramos' multiplicando el 'porcentaje de descomposición atómica' por el peso de ese polvo añadido (en gramos). Esta etapa convertirá la cantidad en el peso de los átomos presentes para cada elemento en la composición.

c. Calcular la 'cantidad molar' tomando la 'descomposición atómica en gramos' y dividiéndola por la masa molar del elemento. A partir de esto, se determina el número de moles de átomos para cada elemento en la composición.

d. Calcular el 'porcentaje atómico (en %)' tomando la 'cantidad molar' para cada elemento y dividiéndolo por la suma de todas las 'cantidades molares' para normalizar la fracción molar de cada especie atómica en un porcentaje.

Los intervalos de composición, como se describió anteriormente y en lo sucesivo, proporcionarán un cuerpo con alta densidad, baja porosidad y alta conductividad térmica. Esta combinación de propiedades del material proporciona la mayor capacidad de blindaje nuclear posible. Una alta densidad significa que existe el mayor número posible de átomos disponibles para absorber neutrones y radiación electromagnética. La presencia de poros en el material tendría un impacto perjudicial en la capacidad del cuerpo para absorber la radiación y el calor. De ahí que por lo tanto, sea conveniente tener la porosidad más baja posible. También es beneficioso obtener un cuerpo con una alta conductividad térmica para reducir la potencia necesaria para eliminar la acumulación de calor no deseado.

De acuerdo con una modalidad, el presente cuerpo tiene un contenido de Fe de 25 -35 en %, tal como de 28 a 32 en %, tal como de 29 a 31 en %. Se ha encontrado que esta composición forma las microestructuras más estables en términos de buena sinterización, buenas propiedades mecánicas, capacidad para evitar fracturas y aparición de extracciones durante la etapa de procesamiento de pulido y el manteniendo del nivel de porosidad al mínimo.

El boro (B) absorberá la energía de los neutrones, haciéndolos más fáciles de proteger. El contenido de B en el presente cuerpo es de 21-41 en %. Para una capacidad de blindaje óptima, el contenido de B debe ser lo más alto posible para ralentizar los neutrones. Si el contenido de B es demasiado bajo, entonces el cuerpo obtenido no tendrá una buena capacidad de blindaje. Por otra parte, si el contenido de B es demasiado alto, el cuerpo obtenido será demasiado quebradizo y también tendrá un contenido de W insuficiente para proporcionar un blindaje contra las especies más energéticas, tales como los rayos y.

El cromo actuará como un sumidero de carbono y también suprimirá el magnetismo del Fe y ayudará con la resistencia a la corrosión. La resistencia a la corrosión es importante ya que reducirá el riesgo de oxidación durante la fabricación del cuerpo.

El carbono (C) es como un refinador de granos. Si el contenido de C es demasiado bajo, pueden formarse fases quebradizas no deseables, puede formarse el FeB y si el contenido de C es demasiado alto, existe una mayor tendencia a la formación de poros y fases quebradizas ricas en carbono en el cuerpo, lo que tendría un efecto perjudicial sobre la eficacia de blindaje del material.

El tungsteno (W) constituye el resto del cuerpo que proporcionará un buen blindaje contra los neutrones y además un entorno rico en tungsteno es beneficioso para la densificación. Si se añade W, principalmente en forma de WC, entonces el W se consume por el C y Fe (Cr). Esto significa que queda el C libre si hay una cantidad insuficiente de W. Si hay W libre, el cuerpo obtenido tendrá una baja densidad y una microestructura porosa. Por lo tanto, el W se añade principalmente en forma de W metal. Sin embargo, puede ser beneficioso agregar pequeñas cantidades de W en forma de WC, tal como no más del 5 % en peso de WC, calculado como una porción de la composición total, para contrarrestar las variaciones en la composición resultante de la selección de medios de molienda de WC o de polietilenglicol (PEG) que se utiliza como aglutinante orgánico y actúa como una ayuda para presionar. El WC también puede actuar como semilla de nucleación para el crecimiento de WC/WB2 para absorber el carbono de B4C.

En la presente divulgación, un cuerpo con buena sinterización tendría una contracción tridimensional, tal como de 15 22 % y el cuerpo tendrá una estructura sinterizada densa a partir de una muestra de polvo prensado posterior a la sinterización.

En una modalidad, en el cuerpo, como se definió anteriormente o en lo sucesivo, al menos el 95 % del Cr está en forma de un boruro, un boruro intermetálico o un carburo intermetálico.

En una modalidad, en el cuerpo, como se definió anteriormente o en lo sucesivo, menos del 5 % de Fe está en forma de FeCr.

Se ha observado que cuando un material de carburo cementado es bombardeado con neutrones, se formarán "burbujas" en los límites de la "fase dura - fase aglutinante metálica". Estas "burbujas" pueden acumularse y convertirse en un poro; la presencia de poros no es deseable en un material de blindaje nuclear ya que su presencia disminuye la eficacia de blindaje del material. Por lo tanto, puede ser ventajoso tener un material que no contenga una fase aglutinante metálica. A diferencia de un carburo cementado, en el caso de la presente divulgación, durante toda la sinterización el B4C y el W reaccionarán con el FeCr y por lo tanto, se produce un cuerpo libre de una fase aglutinante metálica. Por lo tanto, el cuerpo de la presente divulgación no es un carburo cementado. Generalmente, para un carburo cementado, cuando se añaden polvos que contienen Fe y Cr, la composición se proporciona balanceada estequiométricamente en términos de carbono, la mayoría de Fe y Cr formarían una fase aglutinante metálica de FeCr después de la sinterización, tal como al menos el 95 % de Fe y al menos el 95 % de Cr estarían presentes en forma de fase aglutinante metálica de FeCr y solo habría trazas de Fe y Cr presentes como carburo intermetálico. En cambio, para el cuerpo de la presente divulgación, la mayoría, tal como al menos el 95 % de Fe y al menos el 95 % de Cr, están presentes en forma de boruro, como FeB o Fe2B, o un boruro intermetálico, como B8FesW7, o un carburo intermetálico. Además, no hay o solo se forman trazas de la fase aglutinante metálica de FeCr, tal como menos del 5 %, por lo tanto, se puede considerar que el cuerpo de la presente divulgación no tiene fase aglutinante metálica.

Otro aspecto de la presente divulgación se refiere a un procedimiento de producción para producir un cuerpo que comprendiendo, solo para las reivindicaciones, los pasos de:

a. proporcionar uno o los polvos que comprenden los elementos B, Fe, Cr, C y W;

b. moler uno o más polvos con un aglutinante orgánico para obtener una mezcla en polvo;

c. presionar la mezcla de polvo molido; y

d. sinterizar la mezcla de polvo prensado para obtener un cuerpo sinterizado;

caracterizado porque uno o más polvos que comprenden los siguientes elementos en porcentaje atómico:

Boro

Hierro

Cromo

Carbono 3 -10;

y el resto de tungsteno, en donde al menos el 95 % de Fe está en forma de un boruro, un boruro intermetálico o un carburo intermetálico.

Uno o más polvos se muelen junto con un aglutinante orgánico, generalmente usando un molino de bolas. El aglutinante orgánico se añade para ayudar al prensado y es generalmente un poli(etilenglicol) (PEG), como el PEG 34. Generalmente, entonces el polvo se formó usando un procedimiento de prensado, por ejemplo, usando una prensa TOX. Luego, después de presionar, la mezcla de polvo se sinteriza, por ejemplo, utilizando un horno Sinter HIP. Sin embargo, podrían emplearse otros procedimientos de molienda, conformación y sinterización y otras ayudas de prensado utilizadas para el procedimiento de la presente divulgación como se describe en la presente descripción.

También debe tenerse en cuenta que puede ser útil agregar también una etapa de sinterización previa antes del paso de sinterización.

En la presente divulgación, el término "polvo" se refiere a partículas finas y secas de una sustancia sólida.

En una modalidad, el procedimiento de sinterización, como se definió anteriormente o en lo sucesivo, es un procedimiento de sinterización reactiva. En la presente divulgación, el término "sinterización reactiva" significa que las reacciones químicas se producen in situ durante el procedimiento de sinterización, de modo que la combinación de fases presentes en el cuerpo sinterizado es diferente en comparación con la combinación de los elementos y/o compuestos que se proporcionan en forma de polvo. Esto es diferente a la sinterización en etapa líquida convencional que se usa generalmente para la producción de un carburo cementado o un cerametal, porque en la sinterización en etapa líquida convencional, la combinación de fases presentes en el material sinterizado es la misma que la combinación original de elementos y compuestos añadidos en su forma de polvo. Los carburos convencionales sinterizados en fase líquida tienen algunas reacciones de densificación en estado sólido por debajo del punto de fase líquida, pero la mayor parte de la densificación ocurre en el intervalo de temperatura de la fase líquida en vez de durante el período de interacciones en estado sólido, que no es el caso para el cuerpo del material divulgado en la presente divulgación.

Para la presente divulgación, el procedimiento de sinterización puede realizarse a temperaturas entre 1450 °C -1520 °C, y en vacío o sinterizado (generalmente a ~50 bar) en atmósfera de argón. La reacción se produce dentro de la mezcla de polvo al calentar. Durante el ciclo de sinterización, primero se elimina el aglutinante orgánico. Luego, las reacciones iniciales ocurren en estado sólido, generalmente alrededor de 550 °C. Otras reacciones comienzan a ocurrir alrededor de 800 °C formando fases metaestables con fases más estables que se forman a 1000 °C y más. Durante el procedimiento de sinterización, el WC y el B4C presente se consumen y una variedad de fases mixtas, que incluyen el FeB, el WB y el WB2 que se forman. Otras fases más complejas de FexWyBz también pueden estar presentes. Es posible una buena contracción y control dimensional utilizando el procedimiento de sinterización reactiva, ya que este procedimiento tiene una pérdida de masa y una contracción tridimensional similares a las de la sinterización en fase líquida convencional del carburo de tungsteno a base de carburos cementados. El procedimiento de sinterización reactiva da como resultado un cuerpo que no contiene aglutinante metálico que se forma después de la sinterización. Es importante destacar que los cuerpos pueden fabricarse utilizando equipos y procesos de sinterización industrial estándar.

En una modalidad, el boro se añade en forma de polvo de B4C. La cantidad añadida es de 4 % en peso a 9 % en peso en base a la cantidad total de uno o más de los polvos añadidos. Si la cantidad de B4C es inferior al 4 % en peso, entonces no se conseguirá un material de blindaje útil rico en boro, ya que el material resultante se sinterizará de manera escasa, sufrirá una delaminación considerable y será muy quebradizo. Si la cantidad de B4C añadido es mayor al 9 % en peso existen problemas con la sinterización ya que existe un mayor riesgo de porosidad debido a la posibilidad de que no haya suficiente metal de W disponible para reaccionar con el boro. Es importante mantener la porosidad lo más baja posible ya que la porosidad afectará la eficacia del blindaje.

En la presente divulgación, el término "porcentaje en peso" (% en peso) se refiere a los pesos relativos de uno o más polvos pesados en comparación con la cantidad total de polvo proporcionado.

En una modalidad, el procedimiento como se definió anteriormente o en lo sucesivo, se añade hierro y cromo en forma de un polvo de FeCr, en una cantidad de 17-26 % en peso. La cantidad de FeCr añadida se selecciona para obtener el peso atómico óptimo de Fe en el cuerpo. De acuerdo con una realización, el contenido de Cr del polvo de FeCr añadido es del 2 al 20 % en peso, tal como del 2 al 8 % en peso de la cantidad total de FeCr. En otras palabras, si la cantidad de FeCr añadida a la composición es 20 % en peso, entonces del 0,4 - 4 % en peso de este es el Cr y el resto es el Fe. El FeCr generalmente se añade en su forma pre-aleada, ya que esto reduce el riesgo de oxidación y corrosión del Fe presente. El Cr también se puede añadir en forma de Cr3C2 o metal de Cr. Si el FeCr contiene menos del 2 % en peso de Cr, existe un mayor riesgo de oxidación durante el procesamiento y el cuerpo sinterizado tendrá una reducida resistencia a la corrosión. Sin embargo, si la cantidad de FeCr consiste en más del 20 % en peso de Cr, la concentración de Cr sería demasiado alta y esto podría causar una reducción neta en la cantidad de B incorporado, reduciendo así la eficiencia de blindaje del cuerpo. El Fe8Cr (significa que el FeCr tenía un contenido de 8 % en peso de Cr) es la composición más común de FeCr utilizada para la fabricación de los materiales de WB-FeCr.

De acuerdo con una modalidad, el procedimiento como se definió anteriormente o en lo sucesivo, el W se añade en forma de W y opcionalmente de WC, tal como opcionalmente <5 % en peso de WC.

Dentro de los intervalos de composición divulgados anteriormente o en lo sucesivo, puede ser que las composiciones específicas se seleccionen para las propiedades corporales más óptimas para su uso en un tipo específico de reactor nuclear o para una parte específica del reactor nuclear. Por ejemplo, se puede seleccionar una composición más rica en W si el propósito principal del cuerpo es para blindar contra un flujo que tenga un rayo gamma significativo y un contingente rápido de neutrones. Por otra parte, se puede seleccionar una composición más rica en boro si el propósito principal del cuerpo es para blindar contra un flujo donde los neutrones lentos son el contingente más predominante.

Los siguientes ejemplos son ejemplos ilustrativos, no limitativos.

Ejemplos

Como se puede ver en los experimentos, los materiales donde se usa el metal de W como componente principal en ^{lugar del} Wc, ^{han mostrado un resultado mucho más prometedor.}

Los materiales utilizados en el ejemplo se prepararon utilizando procedimientos estándar de laboratorio de metalurgia de polvos. En todos los ejemplos, el FeCr estaba en forma de Fe8Cr (significa que el FeCr tenía 8 % en peso de contenido de Cr) y la fuente de boro estaba en forma de B4C, que tenía un tamaño de grano objeto de 8 |jm. Los polvos se pesaron de acuerdo con las cantidades mostradas en la tabla 1 y se molieron con un aglutinante orgánico como el PEG3400 y medios de carburo de tungsteno en una proporción de polvo 9:1: con medios de molienda en etanol y agua, durante 2 horas. El polvo se secó, se tamizó y se prensó con una presión objeto de 100 MPa, ya sea con una prensa TOX o con un troquel fragmentado. Las muestras prensadas se sinterizaron luego a una temperatura entre 1450 °C y 1520 °C durante 1 hora utilizando un ciclo de vacío (DMK) a 50 bar. Las temperaturas de sinterización más altas se usaron para algunas de las muestras que contienen el mayor contenido de boro para mejorar la calidad del cristal y las propiedades mecánicas, los detalles se dan en la tabla 1 a continuación. Las secciones transversales de las muestras se pulieron usando una molienda en húmedo y pulido secuencial de diamantes finos con sílice coloidal como pulido de la etapa final. Luego, las muestras se examinaron por microscopía electrónica de barrido (SEM). A continuación la Tabla 1 muestra un sumario de los ejemplos probados, incluidos los porcentajes en peso de las muestras de polvos probados y la composición de las muestras sinterizadas en porcentaje atómico y la Tabla 2 muestra las propiedades de cada material de ejemplo después de la sinterización.

Tabla 1

Tabla 2

Las propiedades en la Tabla 2 se han medido en consecuencia con la ISO 3369: 1975 para la densidad y con la ISO 3878: 1983 para la dureza. La 'Densidad comparada con la densidad teórica (%)' se define como la densidad medida dividida por la densidad teórica x100.

En muchos de los ejemplos, la densidad en comparación con la densidad teórica es mayor al 100 %, se supone que esto se debe a que hay una pérdida de carbono durante el procedimiento de sinterización.

Las muestras A, B y C muestran composiciones comparativas que quedan fuera de los intervalos de composición de la presente divulgación y tienen estructuras más pobres después de la sinterización. Las muestras D (no forman parte de la invención), las E y F, muestran ejemplos de composiciones que caen dentro del alcance de la invención y tienen las estructuras sinterizadas más optimizadas.

Una imagen de microscopía óptica de la muestra A se muestra en la Figura 1. La muestra A tiene demasiado Fe, muy poco B y muy poco C. La muestra es quebradiza; también sinterizada de manera escasa y se fractura fácilmente al pulir. Las características largas y delgadas (2) en la microestructura son indicativas de una escasa unión.

Una imagen de microscopía óptica de la muestra B se muestra en la Figura 2. La muestra B tiene demasiado Fe y muy poco W. Hay huecos presentes en la microestructura (4) y hay una fractura quebradiza significativa.

Una imagen de microscopía óptica de la muestra C se muestra en la Figura 3. La muestra C tiene muy poco Fe. Esta muestra es muy porosa y hay huecos presentes (4) en la microestructura.

La muestra D (no forma parte de la invención), las E y F caen dentro de los intervalos de composición de la presente divulgación. Estas muestras generalmente tienen una 'mayor densidad/densidad teórica', menos poros y huecos y son menos propensas a fracturarse. En la Figura 4 se muestra un ejemplo de microestructura de una muestra que cae dentro del alcance de la presente divulgación.

La estructura y las propiedades del cuerpo de la presente divulgación son más similares a una cerámica que a un carburo cementado. El análisis de difracción de electrones por retrodispersión (EBSD) muestra evidencia de que la estructura del presente cuerpo está dominada por regiones de boruro de tungsteno de hierro separadas por boruro de hierro, con trazas de otras fases tales como el WB y el WC, pero sin fase aglutinante metálica. Por lo tanto, para el cuerpo de la presente divulgación, no hay límites de 'fase dura - fase aglutinante metálica' en donde podría ocurrir "burbujeo".

Los resultados de las fases detectadas del análisis (EBSD) completado en las muestras E y F, usando un Zeiss Supra 55VP FEGSEM, se muestran en la tabla 3. 'Traza' se refiere a <2 % de abundancia, 'significativo' se refiere a 2-15 % de abundancia, 'abundante' se refiere a >15 % de abundancia, 'dominante' se refiere a >25 % de abundancia. Dentro de la precisión de la técnica EBSD para poder cuantificar las abundancias de las diferentes expresiones, el análisis mostró que no había presencia detectable de FeCr presente, es decir, <5 en %. Se detectó la presencia de Fe en forma de Fe2B, FeB y BaFesWz es decir, >95 en % de Fe está presente en forma de un boruro, un boruro intermetálico o un carburo intermetálico.

Tabla 3

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cuerpo que consiste en los siguientes elementos en porcentaje atómico (en %):

Boro

Hierro

Cromo

Carbono 3 -10;

y siendo el resto tungsteno y en el que al menos el 95 % de Fe está en forma de un boruro, boruro intermetálico o un carburo intermetálico.

2. El cuerpo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos el 95 % de Cr está en forma de un boruro, un boruro intermetálico o un carburo intermetálico.

3. El cuerpo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que menos del 5 en % de Fe está en forma de FeCr.

4. Un procedimiento de producción de un cuerpo que comprende las etapas de:

a. proporcionar uno o más polvos que comprenden B, Fe, Cr, C y W;

b. moler los polvos con un aglutinante orgánico para obtener una mezcla en polvo;

c. presionar la mezcla de polvo molido; y

d. sinterizar la mezcla de polvo prensado para obtener un cuerpo sinterizado;

caracterizado porque los polvos añadidos en la etapa a. consisten en los siguientes elementos en porcentaje atómico:

Boro

Hierro

Cromo

Carbono 3 -10;

y siendo el resto tungsteno y en el que al menos el 95 % de Fe está en forma de un boruro, un boruro intermetálico o un carburo intermetálico.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la etapa de sinterización es un procedimiento de sinterización reactiva.

6. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-5, en el que se añade boro en forma de B4C.

7. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en el que se añaden hierro y cromo en forma de FeCr.

8. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en el que el W se añade en forma de W y opcionalmente de WC.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la cantidad de WC añadido es inferior al 5 % en peso.

10. El uso de un cuerpo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores para fabricar un objeto para blindaje nuclear en un reactor nuclear.