Динамическое изменение механических свойств металлических материалов при циклическом облучении

• Автор: Цепелев, Аркадий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава I. Радиационно-стимулированное изменение механических свойств
металлов и сплавов
1. Метод изгиба дисковых микрообразцов
2. Методика определения механических свойств металлов методом
изгиба дисковых микрообразцов
3. Влияние электронного облучения на механические свойства
нержавеющих сталей
3.1. Аустенитная Cr-Ni сталь AISI
3.2. Аустенитные Cr-Мп стали
3.3. Ферритные стали
4. Заключение по главе I
Глава II. Радиационно-стимулированная нестационарная ползучесть
металлов и сплавов
1. Методика проведения in situ экспериментов по радиационной ползучести
в условиях электронного облучения
2. Влияние электронного облучения на ползучесть ГЦК металлов и сплавов
2.1. Аустенитные нержавеющие стали
2.2. Накопление дополнительной деформации элементов первой стенки термомоядерного реактора за счет эффекта РСНП в условиях
циклического облучения
2.3. Структурно-фазовые изменения в облученных аустенитных сталях
2.4. Радиационная ползучесть никеля
3. Влияние электронного облучения на ползучесть ОЦК металлов и сплавов
3.1. Радиационная ползучесть a-железа и сплавов на его основе
3.2. Радиационная ползучесть малолегированного сплава на основе хрома
4. Механизм радиационно-стимулированной нестационарной ползучести
4.1. Нестационарность процессов отжига точечных дефектов в условиях циклического облучения
4.2. Модель динамического преференса
5. Заключение по главе II
Глава Ш.Термоактивационный анализ радиационной ползучести
1. Методы измерения термоактивационных параметров
термической и радиационной ползучести
2. Термоактивационный анализ термической и радиационной ползучести никеля
3. Термоактивационный анализ ползучести нержавеющих сталей
4. Механизмы термической и радиационной ползучести железа
и сплавов на его основе
5. Заключение по главе III

Глава IV. Влияние подвижности точечных дефектов на радиационную ползучесть
модельных бинарных сплавов
1. Введение
2. Радиационная ползучесть алюминия и твердого раствора
алюминий-цинк
3. Радиационная ползучесть сплава
4. Заключение по главе IV
Выводы
Литература

Введение
Итогом более чем сорокалетних усилий по исследованию влияния облучения на структуру и свойства металлов и сплавов стало открытие целого ряда специфических эффектов, таких как радиационное пористое распухание, низко- и высокотемпературное радиационное охрупчивание, радиационное упрочнение, аномальная радиационная ползучесть. Во многом эти явления связываются с образованием в структуре облученного материала так называемых радиационных повреждений в виде скоплений дефектов, дислокационных петель, пор и т.п. Однако формирование специфической радиационной структуры происходит не только за счет образования новых, достаточно крупных структурных дефектов, но и вследствие структурно-фазовых изменений, происходящих в результате введения в материал избыточной и равной концентрации радиационных точечных дефектов — вакансий и междоузельных атомов, — что характерно для любого вида облучения.
Вызванные пересыщением радиационными точечными дефектами диффузионные процессы могут как приближать структуру материала к равновесию (например, вызывать распад пересыщенного твердого раствора и образование термодинамически стабильных фаз), так и отдалять от него (например, за счет радиационно-стимулированной сегрегации примесей или компонентов сплава и образования термодинамически неравновесных фаз). Все эти эффекты неоднократно наблюдались экспериментально после высоких доз облучения и подтверждены различными методами структурного анализа, в том числе и прямыми электронно-микроскопическими наблюдениями.
Радиационные эффекты изменения свойств облученных материалов имеют явно выраженную дозовую зависимость, установленную в результате многочисленных длительных экспериментов по непрерывному облучению материалов, при этом наибольшее доверие вызывали результаты, полученные после высокодозового реакторного облучения. Все остальные виды облучения, по крайней мере при изучении радиационной стойкости конструкционных материалов, рассматривались лишь как имитационные. Однако в связи с появлением ядерных энергетических установок, работающих в импульсном или циклическом режиме, а также разработкой различных технологий радиационной обработки материалов, возникла необходимость изучения поведения металлических материалов в нестационарных радиационных полях, тем более что появились теоретические и экспериментальные работы, показывающие, что результирующий радиационный эффект в случаях непрерывного и

Температура облучения, °С
Рис.25. Температурная зависимость упругой деформации ¥а облученных дисковых микрообразцов стали 10Сг-2Мо.
разрушения облученных дисковых микрообразцов выражена достаточно слабо и основной вклад в ее повышение вносит радиационно-стимулированное увеличение прочностных характеристик стали.
Таким образом, общим при любых температурах облучения эффектом в ферритной стали типа 10Сг-2Мо является ее радиационное упрочнение. Из литературы [33] известно, что облучение таких сталей вызывает изменение дислокационной структуры и появление выделений новых фаз, например, типа Ме,Х или сложных силицидов типа (Сг,Ре)9№>3818. Возможна, также, модификация существовавших в исходной структуре стали выделений вторых фаз, например, обогащение карбонитридов ниобия кремнием. Очевидно, что формирование дислокационных петель будет происходить гораздо быстрее, чем образование выделений новых фаз, однако упрочняющий эффект от последних должен быть гораздо заметнее, в то время как увеличение дислокационной плотности должно способствовать повышению деформационной способности материала. В наиболее явном виде оба эти эффекта проявляются при низкотемпературном (20°С) облучении, когда уже при минимальной дозе облучения величина пластической деформации 1¥р1 заметно возрастает за счет увеличения дислокационной плотности, а прочностные характеристики монотонно повышаются с дозой за счет радиационно-стимулированного образования выделений новых фаз. При повышении температуры облучения диффузионно-контролируемые процессы образования выделений новых фаз ускоряются, вследствие чего их формирование и соответственно, насыщение радиационного упрочнения происходит при горазде меньших дозах, и одновременно происходит возврат дислокационной структуры и, соответственно, характеристик