Моделирование роста пор в облученных металлах с ОЦК и ГЦК структурой

• Автор: Аунг Мо
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ГЛАВА
Рост пор, вакансионное распухание и влияние упругих полей
на эти процессы
1.1 Теоретическое описание вакансионного распухания
1.1.2 Уравнения для концентраций точечных дефектов
1.2 Зарождение вакансионных пор
1.3 Определение потока точечных дефектов на пору
1.4 Определение скорости распухания (простейшая модель)
1.5 Диффузионная пористость
1.6 Равновесные концентрации точечных дефектов вблизи пор
1.7 Теория поздней стадии вакансионного распухания кристаллов
1.8 Влияние упругих полей на потоки вакансий. Основные
положения теории
ГЛАВА
Влияния упругих полей на скорость роста пор в металлах с ГЦК структурой
2.1 Упругие поля вокруг поры
2.2 Потоки вакансий в упругом поле пор в ГЦК металлах
2.3 Анализ координатной зависимости компонент матрицы коэффициентов диффузии в окрестности пор в меди
2.4 Влияние давления газа в пузырьках на координатную зависимость коэффициентов диффузии в меди
2.5 Анализ координатной зависимости компонент матрицы
коэффициентов диффузии в окрестности пор в никеле
ГЛАВА
Влияния упругих полей на скорость роста пор в металлах с ОЦК структурой
3.1 Потоки вакансий в упругом поле пор в ОЦК структурах

3.2 Анализ координатной зависимости компонент матрицы коэффициентов диффузии в окрестности пор в ОЦК железе
ГЛАВА

Рост пор на стадии коалесценции. Учет влияния упругих полей
4.1 Диффузионное уравнение и его решение для ГЦК структур
4.2 Диффузионное уравнение и его решение для ОЦК структур
ВЫВОДЫ
Приложение
Приложение II
Приложение III
Приложение VI
Список литературных источников

Материалы конструкций ядерных реакторов подвергаются интенсивному воздействию различных типов излучений. Радиационное воздействие на материалы приводит к образованию дефектов, изменению структуры и, как следствие, свойств материалов [1-11]. Одним из характерных признаков структурных изменений при облучении металлов является образование и рост пор, что приводит к распуханию металлов [3,5-10,12]. Ростом пор сопровождается и целый ряд других явлений и процессов. Некоторые экспериментальным данные свидетельствуют о том, что при рассмотрении вопросов, связанных с ростом пор, необходимо учитывать влияние упругих полей на диффузионные потоки дефектов, прежде всего вакансий, причем упругих полей, создаваемых как внутренними источниками, такими как поры (пузырьки) и дислокации, так и внешними [11]. Однако, теоретический анализ влияния упругих полей, создаваемых порами, на основе диффузионных уравнений базирующихся на феноменологическом рассмотрении вакансий, как центров дилатации [13], приводит к отсутствию влияния упругих полей на скорость роста пор [3]. Т.е. такие теоретические подходы не вполне корректны для описания этих процессов. Поэтому возникает необходимость изучения этого явления на основе более строгих теорий, и такое изучение является актуальным.
Цель диссертационной работы. Изучение влияния упругих полей напряжений на скорость роста пор в ГЦК и ОЦК металлах методами компьютерного моделирования.
Автор выносит на защиту следующие положения:
• диффузионные уравнения, учитывающие влияние упругих полей, создаваемых порами, на потоки вакансий в ГЦК и ОЦК металлах.

Таким образом, для количественного описания процесса перераспределения вакансий в полях дефектов необходимо, прежде всего, разработать теоретический подход, учитывающий упомянутые факторы. Такая программа реализована в [15,16] в последние годы для ОЦК и ГЦК структур. Были получены выражения для диффузионных потоков в упругом поле общего вида для металлов и сплавов с ГЦК и ОЦК структурой, диффузия в которых осуществляется посредством вакансионного механизма.
Далее приведено изложение основных моментов теоретического подхода.
Вероятность перехода атома из позиции г, в позицию у, если концентрация примеси мала, равна:
(1.121)
Г 1 Гу = — фу еХР

где индексы /, у относятся к соответствующим позициям, фу.- параметр, имеющий размерность частоты, Qy - высота потенциального барьера для скачка из узла / в у
Зная высоты потенциальных барьеров для скачков атомов в различных направлениях, можно рассчитать вероятности этих скачков. Соответствующие барьеры можно оценить используя следующие соображения. В [15] было показано, что изменение энергии атома £ в упругом поле имеет вид:
(ХЬ8П +Укзе22 +2к.УзЗ+'^ХьУк.У2+^ХЬ2ЬЕ3+'^2ьУк!&2^) 0^2)
^ks
где Sy - компоненты тензора деформации, Ф - функция парного потенциала, определяющего взаимодействие между атомами. Изменение энергии атома, находящегося в основном состоянии, ДЕ°, можно определить, если в выражении (122) в качестве i?ks фигурируют расстояния между ним и остальными окружающими его атомами. Т.е. в этом случае формула (122) описывает изменение энергии атома, находящегося в этом состоянии.

1 <1Ф