A. Ulbricht, Bertrand Radiguet, E. Oñorbe, C. Heintze, Auriane Etienne, M. Hernández-Mayoral, Frank Bergner, Dimitri Litvinov, Ankur Chauhan, Jarir Aktaa, Y. de Carlan, Institute for Applied Materials - [Karlsruhe], Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute of Resource Ecology [Dresden] (IRE), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Groupe de physique des matériaux (GPM), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas [Madrid] (CIEMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Normandie Université (NU)
The collaborative study is focused on the relationship between microstructure and yield stress for an ODS Fe-9%Cr-based transformable alloy and an ODS Fe-14%Cr-based ferritic alloy. The contributions to the total room temperature yield stress arising from various strengthening mechanisms are addressed on the basis of a comprehensive description of the microstructures uncovered by means of transmission electron microscopy (TEM), electron backscatter diffraction (EBSD), small-angle neutron scattering (SANS) and atom probe tomography (APT). While these methods provide a high degree of complementarity, a reasonable agreement was found in cases of overlap of information. The derived set of microstructure parameters along with reported strengthening equations was used to calculate the room temperature yield stress. The estimates were critically compared with the measured yield stress for an extended set of alloys including data reported for Fe-Cr model alloys and steels thus covering one order of magnitude or more in grain size, dislocation density, particle density and yield stress. The comparison shows that particle strengthening, dislocation forest strengthening, and Hall-Petch strengthening are the major contributions and that a mixed superposition rule reproduces the measured yield stress within experimental scatter for the whole extended set of alloys. The wide variation of microstructures additionally underpins the conclusions and goes beyond previous work, in which one or few ODS steels and narrow microstructure variations were typically covered.