Microestrutura e desempenho mecânico em alta temperatura de beryllides de titânio e cromo em escala industrial para aplicações em fusão

O desenvolvimento de materiais para a manta de reprodução de futuros dispositivos de fusão requer uma combinação de resistência em alta temperatura, resistência à radiação e compatibilidade com outros materiais. Embora os beryllides tenham sido considerados por muito tempo como multiplicadores de nêutrons devido às suas propriedades nucleares favoráveis, seu potenial papel estrutural ficou em grande parte negligenciado. Esses materiais formam uma classe exótica de intermetálicos à base de berílio que podem oferecer vantagens tanto em neutrônica quanto em desempenho mecânico. Relatamos a primeira caracterização microestrutural e mecânica abrangente de blocos de TiBe 12 e CrBe 12 em escala total fabricados por prensagem a quente a vácuo industrial. O TiBe 12 apresenta uma estrutura de grão fino (≈7 µm) com ≈7% de berílio livre e frequentes limites de gêmeos, enquanto o CrBe 12 possui grãos mais grossos (≈40 µm) e resistência à compressão em temperatura ambiente forte (2030 MPa para TiBe 12; 1750 MPa para CrBe 12). A nanoindentação confirmou valores de dureza de 13,6–14,5 GPa e módulos de elasticidade de 285 GPa (TiBe 12) e 304 GPa (CrBe 12). Eles mantêm resistência a 1000°C (740 MPa e 460 MPa, respectivamente) e desenvolvem ductilidade acima de 850°C, com até 20% de deformação a 1200°C. Em flexão em três pontos, o TiBe 12 atinge 540 MPa a 800°C, superando o CrBe 12 e muitos outros materiais. Os resultados são comparados com dados disponíveis sobre NbBe 12 e Ta 2 Be 17, assim como com materiais convencionais de alta temperatura. Dado que existem apenas informações mecânicas muito limitadas para beryllides, este estudo expande substancialmente o banco de dados para esta classe exótica de compostos. Em particular, a identificação de gêmeos no TiBe 12 e a comparação detalhada de resistência, dureza e módulos de elasticidade fornecem novas percepções sobre seu comportamento de deformação. No geral, as descobertas destacam o potencial do TiBe 12 e CrBe 12 para intermediar papéis funcionais e estruturais, apoiando sua aplicação não apenas em mantas de fusão, mas também em aeroespacial, fissão e outros ambientes extremos. • Blocos de TiBe 12 e CrBe 12 em escala industrial foram fabricados por prensagem a quente a vácuo. • Ambos os beryllides apresentam alta microdureza superior a 1000 HV e microestruturas densas. • TiBe 12 e CrBe 12 retêm resistência à compressão de até 740 MPa e 460 MPa a 1000°C. • Ductilidade aparece acima de 850°C, atingindo 20% de deformação a 1200°C sem trincas. • A combinação única de resistência e ductilidade torna os beryllides promissores para ambientes extremos.