Локализация пластической деформации в сплавах на основе циркония

• Автор: Зыков, Илья Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Содержание.
Введение
1. Цирконий его сплавы и их пластическая деформация
1.1 Промышленные циркониевые сплавы и технологии их обработки давлением
1.2 Характеристики циркония и сплавов на его основе
1.3 Механизмы пластической деформации циркония
1.4 Промышленные сплавы циркония
1.5 Проблемы пластичности при производстве труб из сплавов циркония
1.6 Современные взгляды на пластичность материалов
1.7 Автоволновая модель пластичности
1.8 Постановка задачи
2 Методика эксперимента и материалы для исследования
2.1 Механические испытания
2.2 Физические основы и техническая реализация спекл-интерферометрической методики
2.3 Анализ остаточных напряжений
2.4 Исследование структуры материала
2.5 Материалы исследования
3. Пластическое течение циркониевых сплавов
3.1 Механические свойства и структура промышленных циркониевых сплавов Э125 и Э635
3.2 Локализация деформации в промышленных циркониевых сплавах
4. Анализ пластичности материала при прокатке труб из сплава Э635
на стане ХПТ
4.1 Холодная прокатка сплава Э635 на стане ХПТ
4.2 Механическое поведение материала из различных зон деформации
4.3 Анализ очага деформации
5. Локализация деформации и масштабный эффект
5.1 Масштабный эффект при локализации деформации в цирконий-ниобиевом сплаве Э125
5.2 Методика спектрального оценивания периодических распределений методом максимальной энтропии
5.3 Спектры распределений
5.4 О природе масштабного эффекта Заключение
Основные выводы Список литературы Приложение
-4'-
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время значительная, а в некоторых странах уже большая часть электроэнергии вырабатывается на атомных электростанциях. В связи со стремлением увеличить экономичность и конкурентоспособность АЭС, а также повысить надежность и безаварийность ядерных установок появилась тенденция к увеличению глубины выгорания топлива (окиси урана) в тепловыделяющих элементах (твэлах) ядерных реакторов [1-3]. Серьёзные проблемы, связанные с утилизацией ядерных отходов, являются еще одним аргументом в пользу данной тенденции. В связи с этим возникла необходимость в твэлах, способных работать в условиях повышенного выгорания топлива до 60...70 ГВт-сут/т11 на “горячих” АЭС [4]. Возможности интенсификации режимов эксплуатации активной зоны ядерных реакторов в значительной степени определяются прочностью используемых материалов, среди которых важную роль играют материалы для оболочек твэлов. Жесткие требования, предъявляемые к этим материалам, определяют программу поисков новых составов и режимов изготовления оболочечных труб. Совершенствование конструкции и эксплуатационных параметров твэлов возможно за счет разработки новых сплавов, обладающих значительно большей долговечностью, или оптимизации технологии обработки существующих сплавов, в частности, технологии прокатки оболочечных труб. В этом случае резко повышаются требования к пластичности металлов и сплавов на разных стадиях изготовления, и возникает проблема точной оценки запаса пластичности. Учитывая высокую стоимость промышленных сплавов для оболочек твэлов, эти мероприятия становятся решающими на стадии изготовления трубы.
Сказанное определяет актуальность исследования, предпринятого в настоящей работе. Она посвящена изучению механических свойств и деформируемости промышленных циркониевых сплавов, широко исполь-
работах Владимирова [67] и Лихачева [68]. Термодинамическая причина самоорганизации в дислокационной структуре возникает вследствие стремления свести к минимуму энергию ансамбля дислокаций за счет изменения его конфигурации. Кинетическая причина заключается в том, что при пластической деформации в твердом теле формируются неравновесные условия с протеканием деформационного процесса в направлении максимальной энтропии. В этом случае в образце могут формироваться упорядоченные сильно неравновесные диссипативные структуры. Вследствие этого, при описании процесса пластического течения, приходится оперировать не отдельными дислокациями, а дислокационными ансамблями, которые могут иметь достаточно широкий разброс характерных размеров. Выделение нескольких масштабов пластического течения, иерархически связанных друг с другом, позволяет говорить о многоуровневом характере процесса.
Впервые такое представление было обосновано в работах Панина с сотрудниками в начале восьмидесятых годов [69], причем понятия структурных и масштабных уровней были разделены. Масштабные уровни определяются механикой деформируемого тела и задаются размерами и мощностью концентраторов, порождаемых элементарными для данного уровня носителями деформации, вклады которых в пределах данного уровня аддитивны. Нарушение аддитивности приводит к переходу на более высокий масштабный уровень. Паниным выделяется три масштабных уровня - микроскопический (дислокационный), мезоскопический (зерен-ный, субзеренный, фрагментарный) и макроскопический, где самосогласованно движутся крупные области, сопоставимые с размером образца.
Наиболее полная систематика структурных уровней приведена у Владимирова [70]:
• микроскопический (атомный) уровень с характерным размером 0,1... 10 нм, на котором пластическая деформация рассматривается как по-