Прерывистое выделение фаз в сильнодеформированных стареющих аустенитных сплавах

• Автор: Алонцева, Дарья Львовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Усть-Каменогорск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень сокращений, условных обозначений, символов,
единиц и терминов
Введение
1 Современное состояние проблемы прерывистого распада. Влияние облучения на особенности распада в аустенитных сплавах.
1.1 Общая характеристика и отличительные особенности прерывистого распада. Влияние реакции прерывистого выделения фаз на механические свойства сплавов
1.2 Теории прерывистого распада. Движущая сила и кинетика реакции
прерывистого выделения изоморфных фаз
1.3 Сверхпластичность сплава с мелкоячеистой структурой прерывистого
распада
1.4 Фазовые превращения в системе №-Сг. Комплексные реакции атомного упорядочения и распада пересыщенных твердых растворов
1.5 Образование точечных дефектов в материале сплавов при электронном облучении. Влияние облучения на диффузию в системе №-Сг
2 Постановка задачи, материал и методика эксперимента
2.1 Выбор материала исследования
2.2 Методы и методики эксперимента
3 Морфология и кинетики структурных и фазовых превращений
в сильнодеформированных сплавах 36НХТЮ и 40ХНЮ
3.1 Дислокационные структуры и самоорганизация структуры в
сплаве 36НХТЮ, подвергнутом предварительной деформации на 0 и 96% и в сплаве 40ХНЮ после предварительной деформации наО; 50; 97,5%
3.2 Исследование морфологии и кинетики структурных и фазовых
превращений в сплаве 40ХНЮ при старении
3.3 Механические свойства и разрушение сплава 40ХНЮ
3.4 Определение показателей сверхпластичности и оптимальные условия
сверхпластической деформации сплава 40ХНЮ
3.5 Исследование морфологии и кинетики структурных и фазовых
превращений в сплаве 36НХТЮ при старении
3.6 Термодинамика подавления быстрой прерывистой реакции при старении глубоко деформированных сплавов
3.7 Механические свойства структуры из ЭЯПР в сплаве 36НХТЮ
4 Влияние облучения на структуру и механические свойства
сплавов 36НХТЮ и 40ХНЮ
4.1.1 Численный эксперимент по определению температурных профилей и их градиентов в двухслойных поглотителях №-Сг и Сг-№ при электронном облучении
4.1.2 Решение уравнения теплопроводности
4.1.3 Представление краевой задачи конечно-разностной схемой. Выбор численного метода и его описание
4.1.4 Решение двумерного уравнения теплопроводности методом конечных разностей
4.1.5 Профили и градиенты температурных полей в двухслойных поглотителях при облучении пучком электронов
4.2 Результаты воздействия квазинепрерывного электронного облучения на структуру и механические свойства сплавов
40ХНЮ и 36НХТЮ
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Приложение А Гистограммы микротвёрдости сплава 40ХНЮ
Приложение Б Программа решения одномерного уравнения теплопроводности с учетом электронного облучения (язык
программирования Quick Basic)
Приложение В Гистограммы диаметров чашечек вязкого излома сплавов 40ХНЮ и 36НХТЮ с апроксимированными функциями распределения диаметров

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ,
ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ
а - коэффициент теплоотдачи на внешней границе образца 8 - относительное удлинение до разрыва X - коэффициент теплопроводности т - время выдержки
р - удельное электрическое сопротивление, плотность, радиус е - степень деформации, коэффициент черноты, зависящий от материала и качества обработки поверхности образца £ - скорость деформации
а - удельная поверхностная энергия, постоянная Стефана - Больцмана сто- напряжение, связанное с диссипацией энергии при движении дислокаций. ств - предел прочности
ст01 - предел текучести (условный) при допуске на остаточную деформацию 0,1%
а0>2 - предел текучести (условный) при допуске на остаточную деформацию 0,2%
С,- объемная доля выделившейся фазы Ни - микротвердость
Ср - молярная теплоемкость при постоянном давлении Б - диаметр
с1 - средний размер структурного элемента (1Кр - критический размер зерна Е - энергия электронов пучка е - заряд электрона
Б- заданная плотность тепловых источников, свободная энергия АР - изменение свободной энергии ) - плотность тока
к - коэффициент, связанный с передачей деформации через границы зёрен Е- длина
т -масса, показатель скоростного упрочнения N - число ламелей п - показатель степени упрочнения, г - радиус Т - температура
Тс - температура среды на границе с образцом.
Тпл - температура плавления I - время V - объем
МТО - механико-термическая обработка СПД - сверхпластическая деформация СП - сверхпластичность
ЭЯПР - элементарные ячейки прерывистого распада

Для сплавов на основе никеля известно лишь небольшое число исследований взаимодействия межузельных и растворенных атомов, хотя потенциальное значение никелевых сплавов в качестве материалов для ядерных реакторов велико. Можно отметить исследование захвата межузельных атомов атомами таких растворенных элементов как кобальт, медь, железо олово и кремний, с помощью метода измерения электросопротивления /46/. Показано, что только атомы кремния, являющиеся подразмерными для никеля, могут образовывать стабильные комплексы дефект-раствор. Это наблюдение подтверждено последующими экспериментами, выполненными методами магнитного последействия и внутреннего трения на облученных электронами сплавах Ni-Si /82, 83, 84/.
Практический интерес представляют процессы перераспределения элементов в сплавах при их электронном облучении. Введение значительного количества энергии в объем образца приводит к двум основным эффектам: во-первых, происходит объемный нагрев материала, во-вторых, идет объемный процесс дефектообразования. Неоднородный нагрев образца приводит к возникновению градиента температур, что, вкупе с неоднородным распределением точечных дефектов, вызывает перераспределение компонентов сплава и приводит к изменению его механических и физических свойств /85, 86/.
Авторами работы /87/ проведен эксперимент по облучению аустенитных сталей. Установлено, что облучение с определенными параметрами (характеристикой 10 dpa, где dpa - число дефектов на один атом) аустенитных сталей при 573 К к приводит увеличению пределов прочности до 1000 МПа. Для лучшего понимания микромеханики и макромеханики деформации, надежного определения критериев разрушения, предложено несколько моделей. Отмечено, что облученные стали обладают лучшими механическими свойствами, чем отожженные.
Как отмечается в /88/, плотность пучка электронов определяет как скорость введения дефектов, так и температуру образца, отмечено так же отсутствие радиационного разупорядочения в сплаве 36НХТЮ после облучения пучком электронов средних энергий.
Электронное облучение представляется целесообразным использовать для инициации процессов распада в аустенитных сплавах и, соответственно, изменения их механических свойств.
Как показывает проведенный аналитический обзор литературы, в настоящее время ведется интенсивный поиск способов обработки известных конструкционных материалов, позволяющих достичь высокой технологической пластичности, в том числе путем их перевода в сверхпластичное состояние, и высоких служебных свойств изделий из них. Среди таких конструкционных материалов видное место занимает группа дисперсионно-твердеющих сплавов на основе Ni-Cr и на основе Fe-Ni-Cr, в которых можно получить набор мелкозернистых структур различного типа. Известно, что в ряде сплавов, где по прерывистому механизму выделяется изоморфная фаза, возможно образование структур с размером ячеек 0,5-2 мкм, что соответствует величине зерен в сверхпластичных материалах. В этой связи представляется целесообразной