Структурные и текстурные изменения под воздействием ионно-плазменного облучения в сплавах на основе Zr по данным рентгеновского исследования

• Автор: Грехов, Максим Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Структурные изменения в объёме металлических материалов в результате ионного облучения: экспериментальные наблюдения и механизмы

1.1. ЭД в металлических материалах при ионном облучении

1.2. ЭД при ионно-плазменном облучении и высокодозном воздействии ускоренных частиц

1.3. Рентгеновские исследования облучённых материалов

1.4. Теории эффекта дальнодействия

1.5. Выводы
Глава 2. Методы исследования и особенности поликристал-лических материалов из сплавов на основе циркония

2.1. Исследуемые сплавы на основе циркония

2.1.1. Система 2г-ИЬ

2.1.2. Система 2г-ЫЪ-8п-Ре
2.2. Особенности текстурообразования в малолегированных сплавах на основе Ъх
2.2.1. Развитие текстуры в а-цирконии при прокатке
2.2.2. Изменение текстуры при рекристаллизации а-циркопия
2.2.3. Закономерности протекания фазовых превращений /1<н>ав ставах на основе циркония
2.3. Рентгеновские методы анализа структуры материалов
2.3.1. Рентгеновский фазовый анализ
2.3.2. Оценка структурного состояния и анализ профиля рентгеновской линии
2.3.3. Оценка плотности дислокаций
2.3.4. Оценка кристаллографической текстуры по прямым полюсным фигурам
2.3.5. Расчёт интегральных параметров Кернса
2.3.6. Расчёт остаточных макронапряжений
2.4. Расчёт функции распределения ориентаций (ФРО)
2.4.1. Расчёт свойств материала с использованием ФРО
2.4.2. Восстановление полных прямых ПФ и обратных ПФ, используя ФРО

Глава 3. Структурные и текстурные изменения в оболочечных трубах под воздействием ВТИП обработки
3.1. ВТИП обработка оболочечных труб из сплавов Э110 и Э635
3.1.1. Послойное изменение структурных характеристик: экспериментальные результаты
3.1.2. Послойная неоднородность структуры в облучённых трубах из сплава Э110
3.1.3. Послойная неоднородность структуры в облучённых трубах из сплава Э635
3.1.4. Формирование послойной структурной неоднородности как причина возникновения макронапряжений
3.2. Послойный анализ текстуры труб, подвергнутых ВТИП обработке
3.2.1. Экспериментальные результаты
3.2.2. Текстурные изменения в трубах, обусловленные <х—>$—мх фазовыми превращениями при ВТИП обработке труб
3.2.3. Основные особенности послойной текстурной неоднородности труб после ВТИП обработки, выявляемые по изменению параметров Кёрнса
3.2.4. Изменение текстуры в объёме трубы как проявление ЭД
3.2.5. Особенности текстурных изменений под влиянием ВТИП обработки в трубах
из сплава Э635
3.2.6. Изменение текстуры обработанных ВТИП труб в результате отжига
3.3. О возможном механизме эффекта дальнодействия
3.4. Выводы
Глава 4. Особенности структурных и текстурных изменений в листах из сплава Э110 при ВТИП обработке
4.1. Анизотропия воздействия ВТИП обработки
4.2. Воздействие ВТИП обработки на структуру и текстуру холоднокатаных листов из сплава Э110
4.3. Влияние количества импульсов ВТИП обработки на структурные и текстурные изменения в листах из сплава Э110
Основные выводы работы
Список литературы

Введение
В последние годы появились отдельные сведения о том, что кинетика реального радиационного роста оболочечных труб из циркониевых сплавов в процессе их реакторной эксплуатации не соответствует прогнозам, основанным на знании исходной кристаллографической текстуры этих труб. Было высказано предположение о возможном изменении текстуры труб под воздействием облучения, хотя в известных монографиях по радиационной физике такая возможность не рассматривается, а какие-либо конкретные экспериментальные данные в её пользу в литературе отсутствуют. Непосредственная проверка этого предположения путём рентгеновской съёмки текстуры оболочечных труб после их извлечения из реактора в настоящее время не представляется возможной в силу отсутствия «горячих» лабораторий, располагающих дифрактометрическим оборудованием для изучения текстуры облучённых образцов:
Поэтому, задавшись целью выяснить возможность значимых текстурных изменений в оболочечных трубах под воздействием нейтронного облучения, в качестве первого шага целесообразно рассмотреть вопрос об изменениях в текстуре труб под воздействием других видов облучения, не вызывающих протекания в материале ядерных реакций. При постановке данной диссертационной работы доступным видом такого облучения, адаптированным применительно к цилиндрическим образцам, являлась ионно-плазменная обработка на установке «Десна», сконструированной для поверхностного модифицирования оболочечных труб потоками высокотемпературной импульсной плазмы (ВТИП) [1]. Хотя попытки модифицирования оболочечных труб из циркониевых сплавов с помощью ВТИП обработки не дали положительных результатов в виде повышения их коррозионных свойств, информация, полученная при рентгеновском изучении структурных изменений в объёме обработанных труб, позволяет ответить на ряд вопросов фундаментального характера, связанных с возможностью переориентации зёрен материала под воздействием облучения.
Использование ионно-плазменной обработки в качестве воздействия, которое в какой-то мере моделирует нейтронное облучение, оправдано лишь в силу существования так называемого «эффекта дальнодействия», состоящего в структурных изменениях в пределах слоя, толщина которого на несколько порядков величины превышает толщину слоя торможения ионов [2]. Если энергия бомбардирующих ионов не
предел текучести, волны напряжения не распространяются в теле. В теории упругости показано, что любое подобное возмущение распадается на два [70].
К первому из них относятся продольные или объёмные волны, фронт которых совпадает с фронтом ударной волны. Эти волны определяют изменение удельного объёма материала и распространяются со скоростью звука. Если считать волну плоской (т.е. во всех точках направление её распространения перпендикулярно поверхности раздела), то эту скорость можно оценить как с0 = Ш/ , где Е - модуль Юнга,
V/ Ро
ро - начальная плотность материала. Такая волна вызывает нормальные напряжения о = р0 с0 , где мр - массовая скорость с которой двигаются частицы вещества вслед
за передвижением фронта ударной волны. Видно, что одна и та же скорость ир частиц вызывает разные напряжения в металлах с разной плотностью.
Ко второму типу возмущений относятся поперечные или сдвиговые волны, рас-
дуль сдвига. Прохождение таких волн приводит к образованию тангенциальных напряжений т = р с, ир.
Как уже говорилось выше,.существует критическое давление на фронте ударной
Таким образом, в настоящее время нет единой модели, которая бы описывала всевозможные процессы, происходящие в материалах при облучении и приводящие к различным изменениям на большом расстоянии от поверхности. Однако, на основе проведённого анализа наиболее достоверной представляется модель, использующая механизм образования и распространения упругих и ударных волн в материале. Множество экспериментальных результатов затруднительно объяснить без использования идеи волновых механизмов. В то же время становится ясно, что влияние ионноплазменной обработки на материал необходимо рассматривать как результат совместного действия множества разнородных процессов.
пространяющиеся вдоль фронта ударной волны со скоростью
волны при котором образуется пластическая волна, скорость которой ср = К = (1 - 2 у) - модуль всестороннего сжатия, V - коэффициент Пуассона.
/%’где