Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte – FZKA 7119

Fatigue crack growth in EUROFER 97 at different temperatures

Jarir Aktaa and Markus Lerch

Abstract
For the assessment of cracks in First Wall structures built from EUROFER 97 of future fusion reactors the fatigue crack behaviour in EUROFER 97 was investigated at room temperature (RT), 300, 500 and 550°C. For this purpose fatigue crack growth tests were performed using CT specimens with two R-ratios, R = 0.1 and R = 0.5, respectively. Hence, fatigue crack threshold, fatigue crack growth behaviour in the near-threshold range and their dependences on temperature and R-ratio were determined and described using an analytical formula. The fatigue crack threshold showed a monotonic dependence on temperature which is for insignificantly small. The fatigue crack growth behaviour exhibited for a nonmonotonic dependence on temperature which is explained by the decrease of yield stress and the increase of creep damage when increasing the temperature.

Ermüdungsrisswachstum in EUROFER 97 bei verschiedenen Temperaturen

Zusammenfassung
Zur Beurteilung von Rissen in aus EUROFER 97 gefertigten Strukturen der Ersten Wand zukünftiger Fusionsreaktoren wurde das Ermüdungsrissverhalten in EUROFER 97 bei Raumtemperatur (RT), 300, 500 und 550°C untersucht. Hierfür wurden bei jeder Temperatur Ermüdungsrissexperimente an CT-Proben mit zwei unterschiedlichen R-Verhältnissen, und durchgeführt. Daraus wurden der Ermüdungsrisswiderstand und das Ermüdungsrissverhalten im risswiderstandsnahen Bereich sowie ihre Abhängigkeiten von der Temperatur und dem R-Verhältnis ermittelt und mit analytischen Formeln beschrieben. Der Ermüdungsrisswiderstand zeigte eine monotone Abhängigkeit von der Temperatur, die bei geringfügig ist. Das Ermüdungsrissverhalten hingegen wies bei eine nicht-monotone Abhängigkeit von der Temperatur auf, die auf die Abnahme der Fließspannung und die Zunahme der Kriechschädigung mit steigender Temperatur zurückgeführt wird.

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