Metodo di giunzione altamente resistente tra materiali diversi
ENEA ha brevettato un processo per la realizzazione di una giunzione tra materiali dissimili, un elemento a base di tungsteno ed un elemento metallico in lega di rame. In particolare, si tratta di un metodo di giunzione tra elementi soggetti ad elevati stress termomeccanici, quali ad esempio le unità affacciate al plasma (PFU, plasma facing units) presenti all'interno di una macchina a fusione.
La tecnologia proposta prevede l’utilizzo di una lega rame-cromo-zirconio (CuCrZr), sottoposta ad un opportuno trattamento termico, come strato intermedio (interlayer) per la giunzione tra tubo in lega CuCrZr e monoblocco in tungsteno W, al fine di migliorare le prestazioni di resistenza a fatica sotto irraggiamento neutronico del componente.
La saldatura tra W e CuCrZr solubilizzato avviene per diffusione atomica ad alta temperatura in forno alto-vuoto. Tramite l’utilizzo di un perno cilindrico in acciaio inossidabile inserito all’interno del tubo durante il ciclo termico è possibile migliorare il contatto tra le superfici da saldare, ottenendo un giunto di qualità superiore. La tecnologia utilizzata fino ad oggi, anche nei progetti ITER e EU-DEMO, prevede la presenza di uno strato intermedio in materiale duttile (rame OFE o OFHC) che sotto irraggiamento neutronico manifesta una riduzione della resistenza meccanica sia massima che a fatica e un severo infragilimento con possibili conseguenze sulla qualità e la tenuta della giunzione.
Il livello dell’invenzione è di possibile applicazione sia industriale sia di laboratorio. I principali potenziali settori di applicazioni del brevetto sono in campo fusionistico e metallurgico, ove si renda necessario l’accoppiamento tra materiali dissimili.