Влияние взаимодействия радиационных дефектов с примесными элементами малолегированных феррито-перлитных сталей на их радиационное охрупчивание

• Автор: Сидоренко, Оксана Георгиевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Димитровград
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР (постановка задачи)
1.1. Механизмы радиационного охрупчивания
1.2. Влияние параметров облучения на охрупчивание
1.2.1. Зависимость предела текучести и температуры хрупко-вязкого перехода от флюенса быстрых нейтронов
1.2.2. Влияние температуры облучения
1.2.3. Влияние плотности потока нейтронов
1.2.4. Влияние спектра нейтронов на радиационное охрупчивание
1.3. Влияние микроструктуры стали на упрочнение и охрупчивание
1.4. Влияние легирующих элементов на упрочнение и охрупчивание
1.4.1. Влияние меди на радиационное охрупчивание корпусных сталей
1.4.2. Влияние никеля на радиационное охрупчивание корпусных сталей
1.4.3. Влияние марганца на радиационное охрупчивание корпусных сталей
1.5. Влияние примесей на упрочнение и охрупчивание
1.5.1. Влияние фосфора, мышьяка, сурьмы и олова на радиационное охрупчивание корпусных сталей
1.6. Модели радиационного охрупчивания малолегированных феррито-перлитных сталей корпусов ВВЭР-1000
ГЛАВА 2. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАДИАЦИОННОГО ОХРУПЧИВАНИЯ МАЛОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
2.1. Взаимодействие примесей замещения с вакансиями
2.2. Влияние облучения на растворимость примесей
ГЛАВА 3. КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАДИАЦИОННОГО ОХРУПЧИВАНИЯ МАЛОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
3.1. Кинетика фазовых переходов первого рода в твердых телах
3.2. Модель роста скоплений дефектов в твердых телах
3.3. Кинетические коэффициенты кластеризации и преципитации
3.4. Преципитация, ограниченная диффузией
3.5. Преципитация, ограниченная скоростью реакции
3.6. Математическая модель упрочнения металлов примесными кластерами и преципитатами при облучении
3.6.1. Влияние облучения на кинетику образования выделений
3.6.2. Качественный анализ полученных аналитических зависимостей
ГЛАВА 4. РАДИАЦИОННОЕ ОХРУПЧИВАНИЕ МОДЕЛЬНЫХ СПЛАВОВ
4.1. Модель взаимного влияния меди и никеля и независимого влияния фосфора
4.2. Модель независимого влияния фосфора, меди и никеля
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ МОДЕЛЕЙ РАДИАЦИОННОГО ОХРУПЧИВАНИЯ ДЛЯ ОБЪЯСНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Прогнозирование радиационного охрупчивания материалов корпусов ВВЭР
5.2. Прогнозирование радиационного охрупчивания материалов корпусов ВВЭР-1000
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность работы
Одной из основных проблем физики конденсированного состояния является прогнозирование радиационно-стимулированных изменений физико-механических
характеристик металлов и сплавов, а именно малолегированньте''феррито-перлитнырСи. V
стали', используемые в ядерной энергетике в качестве материала корпусов ВВЭР. В процессе эксплуатации материалы корпусов подвергаются воздействию высокоэнергетического облучения, что приводит к снижению их эксплуатационных параметров. Наиболее неблагоприятным следствием воздействия облучения на материал корпусов является его радиационное охрупчивание. Анализ многочисленных исследований в области радиационного охрупчивания мало легированных феррито-перлитных сталей позволяет сделать заключение, что охрупчивание связано с накоплением радиационных дефектов как таковых и с микроструктур!плми изменениями, стимулируемыми облучением.
Устойчивость против радиационного охрупчивания является одним из основных критериев выбора материала для ВВЭР. В настоящее время накоплена достаточно большая база экспериментальных данных по охрупчиванию малолегированных феррито-перлитных сталей для корпусов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000, однако отсутствует удовлетворительное объяснение значительного разброса полученных результатов. Это связано с тем, что на сегодняшний день для обоснования назначенного срока службы и его продления для корпусов ВВЭР используются преимущественно математические аппроксимации, не опирающиеся на реальные физические процессы, а, следовательно, не позволяющие адекватно прогнозировать влияние изменений, протекающих на микроструктурном уровне, на сдвиг температуры вязко-хрупкого перехода. Из анализа микроскопических исследований известно, что важную роль в данном процессе играет взаимодействие радиационных дефектов с примесными атомами, приводящее к радиационноускоренной преципитации примесей и их сегрегации на границах зерен. Несмотря на значительное продвижение в понимании причин радиационного охрупчивания материалов корпусов, в настоящее время отсутствует модель, адекватно описывающая данное явление. Таким образом, создание на основе современных
Данное уравнение позволяет записать выражение:
(ЗЛО)

В системе выполняется закон сохранения общего числа частиц (свободных и связанных в скопления):
Выражения (ЗЛО) и (ЗЛ1) позволяют записать среднее число частиц на центрах
Предположим, что при достижении времени 1С выполняется соотношение:
В этом случае можно считать, что начиная с времен / > в системе выполняется закон сохранения общего числа скоплений (3.8). Формально кинетику, описываемую с помощью системы (3.6), можно разбить на два этапа:
1) При К!с происходит образование центров зарождения. Если считать, что время, за которое образуются центры зарождения, гс, много меньше времени, за которое происходит рост скоплений (это приближение представляется вполне разумным), то кинетику роста центров зарождения можно исключить из рассмотрения и считать, что их концентрация определяется из термодинамики (например, из теории Холломона-Тарнболла [99]) или может быть определена из эксперимента.
2) При / > /с происходит рост скоплений на центрах зарождения, число которых не меняется со временем.
Анализ системы дискретных уравнений в общем виде проводить достаточно трудно, да в этом и нет необходимости, когда число частиц в скоплении много больше единицы. В этом случае можно перейти от системы дискретных уравнений к непрерывному уравнению типа Фоккера-Планка.
Для перехода к непрерывному уравнению введем следующие обозначения:
ЛГ(0) = ЛГ(/) + ]Т;ЛГ,
(3.11)
зарождения (гг) в виде:
си,/)влг,(о, КО-а
(3.14)