Эволюция радиационных дефектов в аустенитных сталях при нейтронном облучении и их влияние на физико-механические свойства

• Автор: Козлов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Заречный
• Количество страниц: 356 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Эволюция каскадных областей и образование комплексов радиационных дефектов в аустенитных сталях при нейтронном облучении в различных температурных диапазонах

. Механизм образования дефектов при действии нейтронного облучения на металлы

1.2 Действие нейтронного облучения при различных температурах

2 Действие криогенного нейтронного облучения на аустенитиые стали

Обзор имеющихся представлений

2.1 Эволюция радиационных, дефектов в аустенитных сталях при криогенном нейтронном облучении

2.1.1 Материал и методики исследований

2.1.2 Изменение размеров образцов из стали ХНАГ6 при нагревании после криогенного нейтронного облучения
2.1.3 Электронномикроскопические исследования радиационных кластеров в стали ОЗХНМЗТ1 после криогенного нейтронного облучения
2.2 Модель эволюции криогенных кластеров в аустенитнон стали при облучении и нагреве до температу ры 0 К
2.2.1 Образование кластеров при перекрытии каскадных областей
2.2.2 Оценка скорости генерации кластеров по результатам электронной микроскопии
2.2.3 Размерные изменения, происходящие при рекомбинации и выходе точечных дефектов на стоки
2.2.4 Определение энергии миграции междоузлий
2.2.5 Расчет миграции междоузлий в ядро своего кластера
2.2.6 Анализ размерных изменений аустенитной стали при нагреве
образца до 0 К после криогенного нейтронного облучения
2.3 Миграция междоузлий в облученнойпри К аустенитной стали ХНАГ6 при нагреве до комнатной температуры
2.3.1 Вероятностный метод нахождения среднего диффузионного времени достижения точечными дефектами определенного вида стоков
2.3.2 Уход междоузлий на поверхность тела
2. Уход междоузлий на границы зерен
2.3.4 Уход междоузлий на дислокации
2.3.5 Рекомбинация в кристаллической матрице
2.3.6 Рекомбинация в кластерах
2.3.7 Миграция междоузлий на все стоки
Заключение к главе 2
3 Образование и, эволюция радиационных дефектов в
аустенитных сталях при низкотемпературном нейтронномоблучении
Обзор имеющихся представлений
3.1 Экспериментальные исследования радиационных дефектов, образующихся в аустенитной стали ЭИ4 и модельных ГЦК материалах при низкотемпературном низкодозном нейтронном облучении1
3.2 Модель эволюции радиационных дефектов в ГЦК материалах при низкотемпературном нейтронном облучении
3.2.1 Рекомбинация междоузлий в кластере
3.2.2 Рекомбинация междоузлий и накопление вакансий в 6 кристаллической матрице
3.2.3 Накопление вакансионных кластеров
3.2.4 Образование межузельных дислокационных петель 8 3 .2.5 Расчет характеристик дефектов, накапливающихся в стали
при низкотемпературном нейтронном облучении
3.3 Анализ экспериментальных данных с использованием
модели эволюции радиационных дефектов в ГЦК материалах при. низкотемпературном нейтронном облучении
Заключение к главе 3 4 Эволюция радиационных дефектов, образующихся в аустеннтных сталях при среднетемпературном высокодозном облучении
Обзор имеющихся представлений
4.1 Исследования радиационного распухания аустенитных сталей при высокодозном нейтронном облучении в реакторах на быстрых нейтронах
4.1.1 Исследования стали ЧС после облучения в реакторе БН
4.1.2 Исследования стали ЭП0 после облучения.в реакторе БН
4.2 Модель образования и эволюции, радиационных дефектов, при среднетемпературном нейтронном облучении стали
4.2.1 Расчет стационарных концентраций вакансий и междоузлий в стали ЧС на инкубационной стадии распухания
4.2.2 Зависимость критического диаметра зародыша пор в аусгенитной стали ЧС от температуры нейтронного облучения
4.2.3 Модель коалесценции пор
4.2.4 Анализ экспериментальных результатов изменения характеристик пористости стали ЧС
4.2.5 Расчет скорости распухания аустенитных сталей на установившейся стадии
4.3 Эмпирическая зависимость распухания стали ЧС от повреждающей дозы
Заключение к главе
5. Влияние радиационных дефектов, образующихся при
нейтронном облучении, на физикомеханические свойства
аустенитных сталей.
Обзор имеющихся.представлений 5.1 Влияние криогенного и низкотемпературного нейтронного облучения на. кратковременные механические свойства и характеристики упругости аустенитных сталей
5.1.1 Экспериментальные исследования
5.1.2 Модели изменения физикомеханических свойств сталей, вызванных действием криогенного облучения
5.2 Влияние среднетемпературного. нейтронного облучения
на.физикомеханические свойства аустенитных сталей
5.2.1 Экспериментальные исследованияизменений механических свойств аустенитных сталей при СНО
5.2 2 Модель влияния распухания на разупрочнение стали
5.2.3 Экспериментальное определение изменений характеристик упругости и электросопротивления аустенитных сталей присреднетемпературном нейтронном облучении
5.2.4 Модель влияния распухания на характеристики упругости и электросопротивления
Заключение к главе 5 Заключение
Библиографический список
Приложение 1 Распухание образцов оболочек из стали ЧС, облученных в реакторе БН
Приложение 2 Процедура выполнения расчетов характеристик точечных дефектов в стали ЧС в модели миграции точечных дефектов

Приложение 3 Результаты механических испытаний образцов аустенитных сталей ОЗХНМЗТ1 и Х2ОИАГ6, облученных в реакторе ИВВ2М при и 0 К
Приложение 4 Акты об использовании результатов докторской диссертации
Введение
Актуальность


Для оценки экспериментального разброса результатов, обусловленного приборными погрешностями и неоднородностью материала образцов, на трех необлученных образцах было проведено однократное измерение КТЛР в указанном температурном диапазоне, а затем на одном из образцов проведено троекратное измерение. Усредненные результаты и среднеквадратичный разброс на каждом из температурных интервалов в обеих схемах измерений приведены в таблице 2. КТЛР. Видно, что различие в величине среднего значения КТЛР в температурных интервалах при определении его двумя описанными способами не превышает величины двойного среднеквадратичного отклонения. Это говорит об однородности материала образцов и корректности сравнения значений КТЛР, измеренных на различных образцах до и после облучения. Температурная зависимость КТЛР в диапазоне от до 3 К образцов
исходного состояния и после облучения при К до доз 1 , 5, 1 сна приведена на рисунке 2. Здесь же приведены, значения КТЛР образцов,
облученных до повреждающей дозы 1сна и затем отожженных при комнатной температуре. Видно, что, начиная с температур К, у облученных образцов КТЛР растет с температурой медленнее, чем у необлученных. С ростом дозы облучения это отставание нарастает. У образцов, облученных до повреждающей дозы превышающей сна, в температурном интервале от до 0 К длина не только не увеличивается, но даже несколько уменьшается. Отжиг при комнатной температуре приводит к восстановлению зависимости КТЛР от дозы в исследованном диапазоне температур. Такой характер изменений КТЛР свидетельствует о том, что у образцов, при криогенном облучении происходят размерные изменения. Впоследствии при,нагреве наряду с обычным тепловым расширением в облученных образцах происходит отжиг радиационных дефектов, приводящий к уменьшению размеров, что и проявляется в аномальной температурной зависимости КТЛР. Таблица 2. Сред, станд. Изменения дифференциальной и интегральной разностей относительных изменений длины облученных и необлученных образцов приведены на рисунках 2. На рисунках 2. К происходит резкое уменьшение длины облученных образцов по сравнению с необлученными. Затем, в температурном диапазоне К дифференциальная разность остается постоянной, а при более высоких температурах для доз облучения 0,5 и 0, сна она начинает уменьшаться. Это свидетельствует о том, что в температурном диапазоне от до 0 К происходят процессы рекомбинации точечных дефектов, протекающие с увеличивающейся интенсивностью. При дальнейшем повышении температуры уменьшение размеров за счет отжига междоузлий происходит с практически постоянной скоростью. Рисунок 2. Рисунок 2. Рисунок 2. Методами просвечивающей электронной микроскопии ПЭМ исследованы образцы из стали ХНМЗТ1 после облучения в реакторе ИВВ2М при К до повреждающих доз 1,сна и 1,сна. Образцы исследовались при комнатной температуре, так что радиационные кластеры, образованные при криогенной температуре КРК, наблюдались после их отогрева до комнатной температуры. В материалах, облученных до малых повреждающих доз, КРК при электронномикроскопических наблюдениях имеют более низкую контрастность по сравнению с радиационными дефектами типа дислокационных петель Для наблюдения таких объектов целесообразно использовать режим двухлучевой дифракции , , что и было сделано в данной работе. Вид криогенных радиационных кластеров при комнатной температуре в стали, облученной при К в реакторе ИВВ2М до повреждающей дозы 0,6 сна приведен на рисунке 2. Идентифицированные на электронномикроскопических снимках КРКО измерялись, и по результатам строились гистограммы их распределения, по размерам. При исследовании образца, облученного до повреждающей дозы 0, сна, гистограмма была построена по 0 измеренным объектам. Статистика исследования распределения КРК по размерам в образце, облученном до дозы 0,6 сна, была представлена 0 объектами . Вид гистограммы, полученной на образце с дозой 0, сна, приведен на рисунке 2. А нормировочный множитель площадь под кривой на графике плотности распределения
2ххс
критерий, характеризующий качество описания экспериментальных данных с использованием найденного распределения.