Фазовые превращения в дисперсно-упрочняемых оксидами сталях и сплавах при интенсивной пластической деформации

• Автор: Козлов, Кирилл Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Литературный обзор

- Методы интенсивной холодной

пластической деформации (ИХПД)

- Структурные изменения и механизмы атомного массопереноса

при холодной пластической деформации металлов и сплавов

- Деформационно-индуцированное растворение

оксидов железа в матрицах металлов

- Мёссбауэровские исследования процессов

механического легирования

- Постановка задачи исследования
Глава 2. Материалы и методы исследований
- Методика деформирования сдвигом под давлением
- Деформирование материалов в условиях обработки в планетарной шаровой мельнице
- Метод мёссбауэровской спектроскопии
- Рентгеноструктурный метод
- Электронно-микроскопический метод
Глава 3. Механическое легирование порошков металлов
(Ге56, №, Т|, Zr) в смеси с оксидами железа
- Структурно-фазовые превращения малоустойчивых
оксидов железа в матрице Ре
- Механосинтез гематита с Ж
- Механосинтез гематита с
- Механосинтез гематита с Zr
- Обсуждение результатов
- Заключение

Глава 4. Механическое легирование порошков сталей и оксида железа
- Механическое легирование порошков ОЦК сталей
и оксида железа
- Механическое легирование порошков ГЦК сталей
и оксида железа
- Заключение
Глава 5. Получение ODS сплавов и анализ
их структуры и свойств
- Экспериментальные результаты и их обсуждение
- ДУО-стали, полученные спеканием в вакууме
- ДУО-сталь XI6Н15М3 T1Y, полученная с использованием
метода горячего вакуумного прессования
- ДУОсталь X12B2TY, полученная с использованием
горячей гидроэкструзии
- Получение ДУО сталей с помощью
поверхностного окисления
- Заключение
Выводы
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Одним из базовых направлений стремительного технического развития является атомная энергетика. В начале 21-го века в мире около 440 атомных электростанций (АЭС) обеспечивали производство 16 % электроэнергии, потребляемой преимущественно в промышленно развитых странах [1]. Экономическая эффективность работы АЭС во многом зависит от ресурса работы материалов активных зон ядерных реакторов. В качестве конструкционных материалов широко используются стали, из которых изготовлены элементы реакторов на тепловых нейтронах (корпус и внутрикорпусные устройства), а также оболочки тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) и чехловые трубы реакторов на быстрых нейтронах. При высокодозном нейтронном облучении у используемых в настоящее время сталей существенно изменяются структура и свойства: происходят размерные изменения, вызванные ползучестью и радиационным распуханием, охрупчивание и падение прочности. Все указанные факторы приводят к ограничению ресурса эксплуатации как элементов активных зон ядерных реакторов, так и атомных станций в целом. В связи с этим существует необходимость разработки сплавов, сохраняющих на требуемом уровне кратковременную и длительную прочность и размерную стабильность, в частности, стойкость к радиационному распуханию при высокодозном облучении.
Эта проблема является одной из наиболее актуальных в реакторном машиностроении, потому что материалы, используемые в настоящее время в качестве оболочек ТВЭЛов реакторов на быстрых нейтронах, не позволяют решить поставленную задачу достижения выгорания топлива до 20- 25 % (в настоящее время уровень выгорания ~ 11 %). Аустенитные стали с ГЦК решеткой имеют при рабочих температурах (до 650 °С) удовлетворительную длительную прочность и ползучесть, но подвержены радиационному

индуцируемым холодной деформацией дополнительным выделением фазы Ni3Si. Этот различный эффект деформационного воздействия авторы [100, 107] связывают с разным знаком полей упругих напряжений вокруг когерентных у'-частиц Ni3Ti(Al) и Ni3Si, что может вызвать, в соответствии с теорией [42], различное направление перемещения межфазной границы у'/у при диффузионном перерезании частиц краевыми дислокациями. Однако, если снижение точки Кюри Тс при деформационном растворении Ni3Ti и №3А1 достигает 30-80 К [100, 107, 108], то незначительное изменение положения Тс при холодной деформации состаренного сплава Ni-Si не может однозначно свидетельствовать о выделении у'-фазы.
Деформационно-индуцированное растворение оксидов железа в матрицах металлов
Обычно для создания промышленных термостабильных дисперсно-упрочнённых сплавов, в том числе, упрочняемых оксидами реакторных ODS-сталей, проводится дробление крупных частиц, например, Y203, ТЮ2 и др. оксидов в шаровых мельницах с последующим компактированием и спеканием. Механоактивация в мельницах может приводить к переносу 10% и более вещества образца на инструмент воздействия и наоборот [111], причем, этот перенос селективен и облегчен вследствие развитой поверхности дисперсных порошков. При этом получить значение деформации, которой подвергается материал в шаровых мельницах, даже весьма приближенно, не удается. Поэтому теоретическое описание, содержащее количественные оценки, происходящих при такой обработке процессов, отсутствует, и выбор режимов осуществляется перебором различных вариантов, что неэффективно.
Одним из лабораторных методов создания ODS-сплавов является сдвиг под давлением. Особенностью метода СД является возможность создания сильных четко измеряемых пластических деформаций в объемных образцах без нарушения их сплошности. Другим важным достоинством эксперимента