Особенности поведения гелия в ОЦК и ГЦК сталях и сплавах в зависимости от химического состава и исходного состояния

• Автор: Мью, Хтет Вин
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 92 с. : 21 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РАДИАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ И РОЛЬ

ГЕЛИЯ В РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Радиационные дефекты, создаваемые при облучении

1.2. Радиационное распухание

1.2.1. Зависимость распухания от типа кристаллической решетки

1.2.2. Влияние химического состава на распухание

1.3. Накопление и роль гелия в радиационной стойкости

конструкционных материалов
1.3.1. Накопление гелия в конструкционных материалах ядерных и
термоядерных реакторов
1.3.2. Роль гелия в радиационном распухании конструкционных
материалов
1.3.3. Влияние гелия на радиационное упрочнение и охрупчивание
конструкционных материалов
1.4. Фундаментальные свойства гелия в металлах
1.5. Особенности поведения гелия и точечных дефектов в ГЦК и ОЦК
металлах
1.6. Влияние легирования и структурного состояния материалов на
поведение гелия и формирование газовой пузырьковой структуры
1.6.1. Влияние элементов замещения на поведения гелия и развитие
газовой пористости
1.6.2. Влияние элементов внедрения на поведения гелия и развитие
газовой пористости
1.6.3. Влияние исходного состояния материалов на развитие гелиевой
пористости
1.7. Роль гелия и водорода в радиационной стойкости
конструкционных материалов ядерных и термоядерных реакторов

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПОВЕДЕНИЯ ГЕЛИЯ В МАТЕРИАЛАХ
2Л. Составы исследованных материалов и их обработка
2.1Л. Конструкционные стали и сплавы
2.1.2. Модельные сплавы
2.2. Приготовление образцов для исследования
2.3. Облучение образцов ионами гелия и водорода
2.4. Приготовление тонких фольг для просвечивающей электронной
микроскопии
2.5. Электронно-микроскопическое исследование
2.6. Термодесорбционное исследование
2.7. Определение содержания водорода
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ НА РАЗВИТИЕ
МИКРОСТРУКТУРЫ И ПОВЕДЕНИЕ ГЕЛИЯ В Г ЦК И ОЦК СТАЛЯХ
3.1. Развитие микроструктуры закаленных сталей ЧС-68 и ЭП-900 при
облучении ионами гелия при 650 °С до доз 10|х, 1019 и 5-1020 ион/м2
3.2. Развитие микроструктуры отожженных/отпущенных сталей ЧС-68 и ЭП-900 при облучении ионами гелия при 650 °С до доз 1018, 1019 и
5' Ю20 ион/м2
3.3. Закономерности выделения гелия в термодесорбционных
исследованиях
3.4. Обсуждение результатов
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. ПОВЕДЕНИЕ ГЕЛИЯ И РАЗВИТИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ПРИ
РАЗНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ
4.1. Исходная структура стали 16Х12В2ФТаР при различных
термообработках
4.2. Микроструктура стали 16Х12В2ФТаР при облучении ионами гелия
в зависимости от температуры облучения и исходного структурно-фазового состояния
4.3. Захват и удержание водорода в стали 16Х12В2ФТаР с разным
типом гелиевой пористости

4.4. Исследование поведения гелия в стали 16Х12В2ФТаР методом
термодесорбционной спектрометрии
4.5. Обсуждение результатов
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. РАЗВИТИЕ ПОРИСТОСТИ В ОЦК И ГЦК МАТЕРИАЛАХ
ПРИ ПОСЛЕРАДИАЦИОННЫХ ОТЖИГАХ
5.1. Развитие гелиевой пористости в ОЦК материалах при
послерадиационных отжигах
5.1.1. Послерадиационный отжиг при 650 °С, 1ч
5.1.2. Послерадиационный отжиг при 650 °С, 5 ч
5.2. Развитие гелиевой пористости в ГЦК материалах при
послерадиационных отжигах
5.2.1. Послерадиационный отжиг при 650 °С, 1ч
5.2.2. Послерадиационный отжиг при 650 °С, 5 ч
5.3. Термодессорбционные исследования поведения гелия
5.4. Модель развития газовой пористости при послерадиационных
отжигах ОЦК и ГЦК материалов, облученных ионами гелия
5.4.1. Основные положения модели
5.4.2. Особенности развития газовой пористости в ОЦК материалах
5.4.3. Особенности развития газовой пористости в ГЦК материалах
5.5. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Водород в большинстве материалов находится в слабосвязанном состоянии. В идеальном кристалле энергетически выгодными позициями для атомов водорода являются октапоры в ГЦК- и тетрапоры в ОЦК-кристаллах. Водород стабилизирует первичные дефекты и мелкие кластеры, не позволяя им на ранней стадии сливаться в видимые в ПЭМ дефекты, затрудняет диффузию дефектов и, следовательно, укрупнение пор и петель на поздней стадии облучения [93].
Взаимодействие водорода с дислокациями не является надежно установленным фактом [93]: дислокациям приписывают двоякую роль во взаимодействии с водородом -роль ловушек и путей ускоренного переноса.. Так, установлено, что предварительная холодная деформация существенно повышает проницаемость водорода через материалы, так же как и уменьшение размера зерна [94].
В последние годы появились результаты, свидетельствующие об усилении отрицательной роли гелия и водорода при совместном введении их в материал [95, 96].
В работе [97] на основе кинетического подхода к описанию радиационно-стимулированной диффузии рассмотрено влияние водорода на массоперенос гелия в процессе совместного ионного облучения. Показано, что образование комплексов вакансия-водород может привести к значительному увеличению стационарного количества радиационных вакансий и таким образом к проникновению инертного газа в объем металла по вакансиям, стабилизированным водородом. Предложенный механизм позволил объяснить наблюдаемое в эксперименте аномально глубокое проникновение инертного газа в объем металла при одновременной бомбардировке металлов низкоэнергетическими ионами гелия и водорода, поступающими из газоразрядной плазмы.
Показано, что предварительное внедрение гелия способствует более эффективному удержанию дейтерия в образце (рис. 1.20), причем степень захвата меняется в зависимости от материала мишени, энергии внедрения, температуры облучения.
Присутствие гелия и водорода и в облучаемом материале сильно влияет на зарождение и развитие пор, приводящий к радиационному распуханию. Водород относится к химически активным газам, которые если и повышают внутреннее давление в порах, то незначительно. Однако они уменьшают поверхностную энергию пор, что способствует зарождению пор и повышает их жизнеспособность. Химически активные газы участвуют в процессе распада твердого раствора и образования выделений, при этом изменяется механизм и эффективность их действия на развитие радиационной пористости.
Серия экспериментов по ионной имплантации была выполнена на чистом ванадии и его сплавах при использовании тройного облучения ионами гелия с энергией 1 МэВ, ио-