Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений
Проведено исследование деформации ползучести стали ЭИ-847 наряду с исследованием сплавов Zr-1%Nb (оболочечные трубы в состоянии поставки) и Zr-2,5%Nb (в трех структурных состояниях: канальные трубы в состоянии поставки, СВЧ-закаленные от 980 °С и СВЧ-закаленные с последующим отжигом при 580 °С). Мет...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111445 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений / С.П. Клименко, Т.П. Черняева, В.М. Грицина // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 5. — С. 79-83. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859848666543554560 |
|---|---|
| author | Клименко, С.П. Черняева, Т.П. Грицина, В.М. |
| author_facet | Клименко, С.П. Черняева, Т.П. Грицина, В.М. |
| citation_txt | Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений / С.П. Клименко, Т.П. Черняева, В.М. Грицина // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 5. — С. 79-83. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Проведено исследование деформации ползучести стали ЭИ-847 наряду с исследованием сплавов Zr-1%Nb (оболочечные трубы в состоянии поставки) и Zr-2,5%Nb (в трех структурных состояниях: канальные трубы в состоянии поставки, СВЧ-закаленные от 980 °С и СВЧ-закаленные с последующим отжигом при 580 °С). Метод исследований – релаксация напряжений от исходного (50…200 МПа) при температурах в интервале 350…500 °С на образцах сплавов Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb и 350…750 °С на образцах cтали ЭИ-847. Установлено, что по сопротивлению ползучести при 350 °С сплавы Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb значительно уступают стали ЭИ-847, и это различие резко возрастает с повышением температуры. Определены значения энергии активации для исследованного интервала температур и напряжений: она равна 214 кДж/моль для сплава Zr-1%Nb и 330 кДж/моль для стали ЭИ-847, что практически совпадает с энергией активации процесса самодиффузии в этих материалах. Также определены значения активационного объема: для сплава Zr-1%Nb – 1,1 нм³ и для ЭИ-847 – 1,5 нм³. Исходя из значений активационного объема, наиболее вероятным механизмом ползучести сплава Zr-1%Nb и стали ЭИ-847 в используемых режимах нагружения является переползание плюс скольжение
Проведено дослідження деформації повзучості сталі EI-847, нарівні з дослідженнями сплавів Zr-1%Nb (оболонкові труби в стані постачання) та Zr-2,5%Nb (в трьох структурних становищах: канальні труби в стані постачання, СВЧ-загартовані від 980 °С і СВЧ-загартовані з послідуючим випалюванням при 580 °С). Встановлено, що по опору повзучості при 350 °С сплави Zr-1%Nb та Zr-2,5%Nb значно поступаються сталі EI-847, і ця різниця різко зростає з підвищенням температури. Виходячи зі значень енергії активації та активаційного об’єму найбільш імовірним механізмом повзучості сплава Zr-1%Nb і сталі EI-847 в використовуваних режимах навантаження є переповзання плюс ковзання.
This work presents a study of the EI-847 steel creep strain along with investigations of Zr-1%Nb alloys (asreceived cladding tubes) and Zr-2,5%Nb alloy (in three structural conditions: as-received channel tubes, SHFquenched channel tubes at temperatures from 980 °С, and SHF-quenched channel tubes subsequently annealed at 580 °С). The creep resistance of Zr-1%Nb and Zr-2,5%Nb alloys at 350 °С has been found to be much lower than that of EI-847 steel, and this difference increases considerably with temperature. Based on the activation energy and activation volume values, the most probable creep mechanism for Zr-1%Nb and EI-847 steel in the applied loading conditions is “climb-plus glide”.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:41:15Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) 79
УДК 620.178.3
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ПОЛЗУЧЕСТИ
НА ОБРАЗЦАХ Zr-Nb-СПЛАВОВ (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb)
И НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ЭИ-847 ПРИ РЕЛАКСАЦИИ
НАПРЯЖЕНИЙ
С.П. Клименко, Т.П. Черняева, В.М. Грицина
Научно-технический комплекс «Ядерный топливный цикл» ННЦ ХФТИ,
Харьков, Украина
Проведено исследование деформации ползучести стали ЭИ-847 наряду с исследованием сплавов
Zr-1%Nb (оболочечные трубы в состоянии поставки) и Zr-2,5%Nb (в трех структурных состояниях:
канальные трубы в состоянии поставки, СВЧ-закаленные от 980 °С и СВЧ-закаленные с последующим
отжигом при 580 °С). Метод исследований – релаксация напряжений от исходного (50…200 МПа) при
температурах в интервале 350…500 °С на образцах сплавов Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb и 350…750 °С на
образцах cтали ЭИ-847. Установлено, что по сопротивлению ползучести при 350 °С сплавы Zr-1%Nb и
Zr-2,5%Nb значительно уступают стали ЭИ-847, и это различие резко возрастает с повышением
температуры. Определены значения энергии активации для исследованного интервала температур и
напряжений: она равна 214 кДж/моль для сплава Zr-1%Nb и 330 кДж/моль для стали ЭИ-847, что
практически совпадает с энергией активации процесса самодиффузии в этих материалах. Также определены
значения активационного объема: для сплава Zr-1%Nb – 1,1 нм3 и для ЭИ-847 – 1,5 нм3. Исходя из значений
активационного объема, наиболее вероятным механизмом ползучести сплава Zr-1%Nb и стали ЭИ-847 в
используемых режимах нагружения является переползание плюс скольжение.
ВВЕДЕНИЕ
В связи с событиями на реакторе Фукусима-1
активизировались работы по замене циркониевых
сплавов, характеризующихся интенсивной
наработкой водорода в пароциркониевой реакции,
на материалы с менее интенсивной наработкой
водорода при авариях, к которым относятся
аустенитные нержавеющие стали. Ползучесть
циркониевых оболочек твэлов в реакторах с водой
под давлением – одна из важнейших характеристик,
определяющих их работоспособность. Целью
работы является исследование ползучести методом
релаксации напряжений при изгибе на образцах
Zr- 1%Nb и ЭИ-847 при нормальных условиях
эксплуатации, а также при повышенных
температурах, отвечающих отклонениям от
нормальных условий эксплуатации, включая аварии
с малой течью 380…750 °С, и начальных
напряжениях 50…200 МПа. Для прогнозирования
поведения сплавов в условиях нормальной
эксплуатации в реакторе, при отклонении от
нормальных условий эксплуатации и аварийных
ситуациях, а также для выбора оптимального
химического состава выполняются многочисленные
исследования по установлению механизмов,
контролирующих процесс пластического
деформирования при ползучести, и математического
описания этого процесса. В данной работе
проведено исследование деформации ползучести
стали ЭИ-847 наряду с исследованиями сплавов
Zr-1%Nb (оболочечные трубы в состоянии
поставки) и Zr-2,5%Nb (в трех структурных
состояниях: канальные трубы в состоянии поставки,
СВЧ-закаленные от 980 °С и СВЧ-закаленные с
последующим отжигом при 580 °С). Метод
исследований – релаксация напряжений от
исходного напряжения (50…200 МПа) при
температурах в интервале 350…500 °С на образцах
Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb и 350…750 °С на образцах
ЭИ-847. Преимуществами данного метода
исследования (релаксация напряжений при изгибе)
являются: высокая точность измерений,
возможность испытания нескольких образцов
одновременно, исключительная простота,
возможность выбора режима деформации в
широком интервале напряжений и скоростей
деформации в отличие от испытаний на растяжение,
при которых задается определенная скорость
деформации, и испытаний на ползучесть, в которых
задается постоянная нагрузка. При изгибе удается
избежать основного недостатка испытаний на
релаксацию напряжений при растяжении –
сложности и низкой точности замера малой
деформации образца и поддержания ее неизменной
в течение длительного времени. Ранее метод
применялся для испытания образцов из сплава
Zr-2,5%Nb с разной термообработкой [1]. В данной
работе наряду со сравнением указанных выше
материалов по их склонности к термической
ползучести проведена оценка ряда активационных
параметров, и на основе этого делается
предположение о механизме деформации.
1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
1.1. ОБРАЗЦЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ПОЛЗУЧЕСТЬ
Образцы сплава Zr-1%Nb представляют собой
полоски размером 60×3×0,3 мм, вырезанные вдоль
оси оболочечных труб ∅ 9,1×0,65 мм в состоянии
поставки (финальный отжиг при 580 °С в течение
3 ч).
Образцы сплава Zr-2,5%Nb представляют собой
полоски 60×3×0,3 мм в состоянии поставки
80 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87)
(Zr-2,5%Nb), после СВЧ-закалки от 980 °С (СВЧ
Zr-2,5%Nb) и после СВЧ-закалки с последующим
отжигом (СВЧТМ Zr-2,5%Nb).
Образцы стали ЭИ-847 представляют собой
полоски размером 60×3×0,3 мм, вырезанные из
оболочечной трубы (в состоянии холодной
деформации на 20 %).
1.2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Образцы для высокотемпературных испытаний
на ползучесть подвергались плоскому изгибу.
Образцы изгибались на оправках с заданным
радиусом кривизны R, который и задавал уровень
приложенных упругих напряжений (рис. 1). При
изгибе концы образца фиксировали на оправке и в
таком состоянии выдерживали определенное время
при заданной температуре. Во время выдержки
упругая деформация переходила в пластическую.
Схема установки для исследования термической
ползучести приведена на рис. 2.
Рис. 1. Схематическое представление прямого
чистого изгиба образца
33 1
6
4
5
2
7 8
Рис. 2. Схема установки для исследования
высокотемпературной ползучести: 1 – образец;
2 – печь нагрева; 3 – регулирующая термопара;
4 – высокоточный регулятор температуры;
5 – электронный автоматический потенциометр;
6 – измерительная термопара;
7 – автотрансформатор для регулировки
температуры печи; 8 – амперметр
а
б
Рис. 3. Внешний вид образцов: исходный (а),
после выдержки при заданной температуре (б)
После выдержки освобождали концы образца и с
использованием компьютерного сканирования
образцов и компьютерной обработки полученного
отпечатка определяли стрелу прогиба (рис. 3).
1.3. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Напряжение в крайнем волокне σ(h/2) на
образцах с фиксированной толщиной h в нескольких
сборках с различным радиусом изгиба R (истинное
напряжение) дается уравнением [2]:
σ(h/2)=2/3σu +(∑/3) dσu/d∑ , (1)
где σu=Еh/2(1/R0-1/Ri) – напряжение, измеряемое в
эксперименте; R0 – начальный радиус кривизны
образца; Ri – радиус кривизны образца на момент
времени t после снятия нагрузки; ∑=Еh/2R0 –
начальное напряжение в крайнем волокне образца;
Е – модуль упругости.
dσu / d∑= (σu1- σu2) / (∑1- ∑2 ). (2)
Зависимость деформации ползучести от времени
и напряжения:
εпл = k σn tm , (3)
где k, n, m – константы для данного материала и
выбранных условий испытания. Истинное
напряжение на поверхности образца определяется
по формулe (1) (рис. 4, 5). Используя методику,
описанную в работах [2, 3], получаем:
• для образцов ЭИ-847 при исходных
напряжениях в интервале 52…100 МПа m=0,9; n=3;
• для образцов Zr-1%Nb при исходных
напряжениях в интервале 100…160 МПа m=1; n=3.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Время, мин
Ре
ла
кс
ац
ия
н
ап
ря
ж
ен
ий
, %
1
2
3
4
Рис. 4. Релаксация напряжений
на образцах Zr-1%Nb.
Релаксационные кривые (2, 4) используются
при определении активационного объема[6]
и характеристик ползучести в уравнении (3):
n=3, m=1; σо = ● – 100 МПа, эксп.,
♦ – 100 МПа, ист., ▲ – 160 МПа, эксп.,
■ – 160 МПа, ист.;
температура релаксации – 380 °С
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) 81
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Время, мин
Ре
ла
кс
ац
ия
н
ап
ря
ж
ен
ий
, %
1
2
3
4
Рис. 5. Релаксация напряжений на образцах
ЭИ-847. Релаксационные кривые (2, 4)
используются при определении активационного
объема[6] и характеристик ползучести
в уравнении (3): n=3, m=0,9;
σо = ● – 52 МПа, эксп., ■ – 52 МПа, ист.,
▲ – 100 МПа, эксп., ♦ – 100 МПа, ист.;
температура релаксации – 650 °С
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ
ПОЛЗУЧЕСТЬ
Согласно результатам проведенных
исследований установлено:
– с повышением температуры деформация пол-
зучести увеличивается;
– с увеличением напряжения деформация пол-
зучести также увеличивается;
– кривая деформации ползучести характеризу-
ется начальной стадией с высокой скоростью
деформации (в течение нескольких минут), а затем
установившейся стадией со скоростью, близкой к
постоянной (рис. 6, 7).
Для возможности сравнения на рис. 6 приведено
значение деформации ползучести при релаксации
напряжений на образцах Zr-1%Nb. Начальное
напряжение – 100 МПа, температура испытания –
600…650 оС.
Рис
. 6.
Пол
зуче
сть
при
рел
акс
аци
и
нап
ря
же
ний
на образцах ЭИ-847. Исходное напряжение
100 МПа; температуры релаксации: ▲ – 750 оС,
■ – 650 оС, ▼ – 600 оС; ● – образцы Zr-1%Nb,
температура релаксации – 600...650 оС
Перспективные сплавы – ЭИ-847, СВЧ-
обработанный сплав Zr-2,5%Nb – имеют более
высокое сопротивление ползучести при температу-
рах эксплуатации, чем сплав, используемый в
настоящее время в качестве материала оболочек
твэлов (Zr-1%Nb). При начальном напряжении
100 МПа и температурах нормальной эксплуатации
в реакторе образцы Zr-1%Nb деформируются путем
ползучести, в то время как на образцах ЭИ-847 и
СВЧ-обработанного сплава Zr-2,5%Nb деформация
ползучести отсутствует (рис. 7).
Рис. 7. Деформация ползучести при релаксации
напряжений на образцах:
▲ – СВЧ-обработанный сплав Zr-2,5%Nb;
● – сплав Zr-1%Nb (оболочечные трубы
в состоянии поставки); ■ – сплав ЭИ-847.
Исходное напряжение – 100 МПа.
Температура релаксации – 350 оС
Рис. 8. Деформация ползучести при релаксации
напряжений (начальное напряжение 100 МПа):
▼ – на образцах Zr-1%Nb, Т=500 оС;
● – на образцах Zr-1%Nb, Т=380 о;
▲- на образцах ЭИ-847, Т= 500 оС;
■ – на образцах ЭИ-847, Т=380 оС.
Релаксация при температурах: 380 и 500 оС
На образцах Zr-1%Nb и ЭИ-847 также проведены
исследования деформации ползучести при
релаксации напряжений и повышенных темпера-
турах, характерных для некоторых из аварийных
ситуаций (рис. 8).
Из данных, представленнях на рис. 8, видно, что
образцы Zr-1%Nb при температурах в интервале
380…500 оС деформируются за счет термической
ползучести, в то время как на образцах ЭИ-847
деформация ползучести отсутствует. Это говорит о
том, что и при относительно высоких температурах,
характерных для аварийных ситуаций, сплав ЭИ-847
имеет более высокое сопротивление ползучести, чем
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
5
10
15
20
25
30
35
Ре
ла
кс
ац
ия
н
ап
ря
ж
ен
ий
, %
Время,мин
0 10 20 30 40 50
0
20
40
60
80
100
Ре
ла
кс
ац
ия
н
ап
ря
же
ни
й,
%
Время,мин
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Ре
ла
кс
ац
ия
н
ап
ря
же
ни
й,
%
Время, мин
82 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87)
Zr-1%Nb. Согласно имеющимся сведениям при
отклонении от нормальных условий эксплуатации
(при авариях) твэлы с оболочками из нержавеющих
сталей имеют более высокую жизнеспособность,
чем твэлы из циркониевых сплавов [4, 5].
Зависимость деформации ползучести от
напряжения описывается степенной функцией.
Показатель степени зависимости деформации
ползучести от напряжения (n) для сплавов Zr-1%Nb
и ЭИ-847 равен ≈3.
Активационный объем, определенный из
релаксационных кривых, приведенных в разд. 1.3
данной работы и методике, описанной в работе [6]
для температур и напряжений, используемых в
данных исследованиях, для Zr-1%Nb равен 1,1 нм3,
что согласуется с работой [7]. Активационный
объем для ЭИ-847 равен 1,5 нм3. Такие значения
активационного объема отвечают механизму:
переползание плюс скольжение дислокаций [8].
Энергия активации определялась по результатам
обработки, полученным в данной работе (рис. 9, 10),
согласно методике, приведенной в работе [9].
Энергия активации деформации ползучести на
образцах Zr-1%Nb при температурах в интервале
350…500 °С равна 214 кДж/моль, что хорошо
согласуется с опубликованными результатами для
циркониевых сплавов. Энергия активации
деформации ползучести на образцах ЭИ-847 при
температурах в интервале 600…750 °С равна
330 кДж/моль. Полученные значения энергии
активации близки к значениям энергии активации
самодиффузии в данных материалах.
0 20 40 60 80 100 120 140 160
20
40
60
80
100
Ст
еп
ен
ь
ре
ла
кс
ац
ии
,
%
Время, мин
Рис. 9. Релаксация напряжений на образцах ЭИ-847
при различных температурах: ▲ – 600 °С;
■ – 650 °С; ● – 750 °С.
Исходное напряжение – 100 МПа
Также проведены исследования деформации
ползучести на образцах Zr-2,5%Nb в трех
структурных состояниях: канальные трубы в
состоянии поставки, СВЧ-закаленные от 980 °С и
СВЧ-закаленные с последующим отжигом при
580 °С. Исследована деформация ползучести при
релаксации напряжений от исходного напряжения
200 МПа при температурах в интервале
350…400 °С. На рис. 11 приведена зависимость
деформации ползучести материала от времени для
Zr-2,5%Nb в трех указанных состояниях.
0,96 0,98 1,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10 1,12 1,14 1,16
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
ln
K
T-1
X 103
Рис. 10. Температурная зависимость кинетического
коэффициента К
Рис. 11. Зависимость деформации ползучести
от времени на образцах Zr-2,5%Nb
в трех структурных состояниях: ▲ – исходном,
Тр=360 °С; ♦ – СВЧ-закаленном с последующим
отжигом при 580 °С, Тр=360 °С;
▼– СВЧ-закаленном с последующим отжигом
при 580 °С, Тр=375 °С; ■ – СВЧ-закаленном,
Тр=360 °С; × – исходное состояние, Тр=300 °С;
+ – СВЧ-закаленном с последующим отжигом
при 580 °С, Тр=400 °С; ● – исходный материал,
Тр=400 °С
Из данных рис. 11 следует:
1. При 375…360 °С и исходном напряжении
200 МПа образцы Zr-2,5%Nb, СВЧ-закаленные с
последующим отжигом при 580 °С, не
деформировались в отличие от образцов Zr-2,5%Nb
в исходном и СВЧ-закаленном состоянии,
деформирующихся со значительной скоростью.
2. После 18 ч релаксации при 400 °С
(σисх = 200 МПа) деформация на образцах Zr-2,5%,
СВЧ-закаленных с последующим отжигом при
580 °С, близка к деформации на образцах в
исходном состоянии после 18 ч релаксации при
300 °С, но значительно меньше, чем деформация на
образцах Zr-2,5% в исходном состоянии после 18 ч
релаксации при температурах 400 и 360 °С, при этом
несколько больше, чем на образцах ЭИ-847 после
18 ч релаксации при 500…600 °С. Повышение
сопротивления ползучести может быть связано с
мелкодисперсными выделениями β-Nb, расстояние
между которыми столь маленькое, что не допускает
выгибания дислокаций вокруг частиц [10]. При
СВЧ-термообработке (СВЧ-закалка и последующий
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
20
40
60
80
100
С
те
пе
нь
р
ел
ак
са
ци
и,
%
Время,ч
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) 83
отжиг при 580 °С) концентрация выделений
(размером 35…45 нм) в сплаве Zr-2,5%Nb увели-
чивается на 2…3 порядка [11].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Определены значения энергии активации и
активационного объема для сплавов ЭИ-847 и
Zr-1%Nb. Проведенные исследования позволяют
сделать вывод, что в исследуемых диапазонах
температур и напряжений наиболее вероятным
механизмом деформации в исследованных
материалах является переползание плюс скольжение
дислокаций.
2. Установлено, что по сопротивлению
ползучести при 350 °С сплавы Zr-1%Nb и
Zr-2,5%Nb значительно уступают стали ЭИ-847, и
это различие резко возрастает с повышением
температуры. Таким образом, с точки зрения
сопротивления ползучести сплав Zr-1%Nb уступает
стали ЭИ-847, как в условиях нормальной
эксплуатации, а тем более при более высоких
температурах, характерных для аварийных
ситуаций.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. А.Р. Завьялов, А.С. Займовский. Влияние
химического состава и микроструктуры на
сопротивление ползучести циркониевых сплавов//
Реакторное материаловедение. Харьков: ХФТИ,
1978, т. 6, с.154-173.
2. F. Povolo and E.H. Toscano. The determination
creep constant from stress-relaxation measurements in
bending and torsion // J. Nucl .Mater. 1977, v. 68,
p. 308-314.
3. Г.Ф. Лепин. Ползучесть металлов и
критерий жаропрочности. М.: «Металлургия»,
1976, 343 c.
4. Е.М. Пирогов, О. Б. Комаров, М.Н. Алымов.
Ползучесть полностью рекристаллизованного и
холоднодеформированного сплава Zr-1%Nb при
быстром нагреве // Атомная энергия. 1989, т. 66,
в. 4, с. 248-253.
5. Е.М. Пирогов, А.Б. Анкудинов, О.М. Кома-
ров, Л.Л. Артюхина, В.И. Егоров. Исследование и
прогнозирование деформационного поведения
оболочечных материалов при быстром нагреве //
Радиационное материаловедение. Харьков: ХФТИ,
1991, т. 8, с. 172-176.
6. J.L. Martin, T. Kruml. Characterizing thermally
activated dislocatnon mobility // Jornal of Alloys and
Compounds. 2004, v. 378, p. 2-12.
7. В.М. Ажажа, И.Н. Бутенко, П.Н. Вьюгов.
Механические свойства сплава Zr-1%Nb в интервале
температур 300…770 К // Вопросы атомной науки и
техники. Серия «Физика радиационных
повреждений и радиационное материаловединие».
2007, №4, с. 79-81.
8. K.I. Chang, S.I. Hong. Effect of sulphur on
strengthentng of a Zr-Nb alloy // J. Nucl. Mater. 2008,
v. 280, p. 16-21.
9. Д.А. Мирзаев, Чжоу Цзюнь, И.Л. Яковлева,
Б.В. Баричко. Релаксация упругих напряжений при
отжиге деформированного нейзильбера // Известия
Челябинского научного центра. 2004, в. 1(22), с. 96-
100.
10. Р. Хоникомб. Пластическая деформация
металлов. М.: «Мир», 1972, 408 с.
11. А.И. Стукалов, В.М. Грицина, Т.Н. Черняева,
В.Н. Воеводин, Л.С. Ожигов, Н.И. Рагулина,
В.И. Савченко, Д.Г. Малыхин. Воздействие СВЧ-
термообработки на структурно-фазовое
состояние и механические свойства сплава
Zr-2,5%Nb: Препринт. Харьков: ННЦ ХФТИ, 1999,
56 с.
Статья поступила в редакцию 06.09.2012 г.
ДОСЛІДЖЕННЯ ДЕФОРМАЦІЇ ПОВЗУЧОСТІ НА ЗРАЗКАХ Zr-Nb-СПЛАВІВ
(Zr-1%Nb ТА Zr-2,5%Nb) ТА НЕРЖАВІЮЧОЇ СТАЛІ EI-847
ПРИ РЕЛАКСАЦІЇ НАПРУЖЕНЬ
С.П. Клименко, Т.П. Черняєва, В.М. Грицина
Проведено дослідження деформації повзучості сталі EI-847, нарівні з дослідженнями сплавів Zr-1%Nb
(оболонкові труби в стані постачання) та Zr-2,5%Nb (в трьох структурних становищах: канальні труби в
стані постачання, СВЧ-загартовані від 980 °С і СВЧ-загартовані з послідуючим випалюванням при 580 °С).
Встановлено, що по опору повзучості при 350 °С сплави Zr-1%Nb та Zr-2,5%Nb значно поступаються сталі
EI-847, і ця різниця різко зростає з підвищенням температури. Виходячи зі значень енергії активації та
активаційного об’єму найбільш імовірним механізмом повзучості сплава Zr-1%Nb і сталі EI-847 в
використовуваних режимах навантаження є переповзання плюс ковзання.
INVESTIGATION OF CREEP STRAIN ON Zr-Nb SAMPLES (Zr-1%Nb AND Zr-2,5%Nb)
AND EI-847 STEEL SAMPLES UNDER STRESS RELAXATION
S.P. Klimenko, T.P. Chernyayeva, V.M. Grytsyna
This work presents a study of the EI-847 steel creep strain along with investigations of Zr-1%Nb alloys (as-
received cladding tubes) and Zr-2,5%Nb alloy (in three structural conditions: as-received channel tubes, SHF-
quenched channel tubes at temperatures from 980 °С, and SHF-quenched channel tubes subsequently annealed at
580 °С). The creep resistance of Zr-1%Nb and Zr-2,5%Nb alloys at 350 °С has been found to be much lower than
that of EI-847 steel, and this difference increases considerably with temperature. Based on the activation energy and
activation volume values, the most probable creep mechanism for Zr-1%Nb and EI-847 steel in the applied loading
conditions is “climb-plus glide”.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111445 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:41:15Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Клименко, С.П. Черняева, Т.П. Грицина, В.М. 2017-01-09T20:45:55Z 2017-01-09T20:45:55Z 2013 Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений / С.П. Клименко, Т.П. Черняева, В.М. Грицина // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 5. — С. 79-83. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111445 620.178.3 Проведено исследование деформации ползучести стали ЭИ-847 наряду с исследованием сплавов Zr-1%Nb (оболочечные трубы в состоянии поставки) и Zr-2,5%Nb (в трех структурных состояниях: канальные трубы в состоянии поставки, СВЧ-закаленные от 980 °С и СВЧ-закаленные с последующим отжигом при 580 °С). Метод исследований – релаксация напряжений от исходного (50…200 МПа) при температурах в интервале 350…500 °С на образцах сплавов Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb и 350…750 °С на образцах cтали ЭИ-847. Установлено, что по сопротивлению ползучести при 350 °С сплавы Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb значительно уступают стали ЭИ-847, и это различие резко возрастает с повышением температуры. Определены значения энергии активации для исследованного интервала температур и напряжений: она равна 214 кДж/моль для сплава Zr-1%Nb и 330 кДж/моль для стали ЭИ-847, что практически совпадает с энергией активации процесса самодиффузии в этих материалах. Также определены значения активационного объема: для сплава Zr-1%Nb – 1,1 нм³ и для ЭИ-847 – 1,5 нм³. Исходя из значений активационного объема, наиболее вероятным механизмом ползучести сплава Zr-1%Nb и стали ЭИ-847 в используемых режимах нагружения является переползание плюс скольжение Проведено дослідження деформації повзучості сталі EI-847, нарівні з дослідженнями сплавів Zr-1%Nb (оболонкові труби в стані постачання) та Zr-2,5%Nb (в трьох структурних становищах: канальні труби в стані постачання, СВЧ-загартовані від 980 °С і СВЧ-загартовані з послідуючим випалюванням при 580 °С). Встановлено, що по опору повзучості при 350 °С сплави Zr-1%Nb та Zr-2,5%Nb значно поступаються сталі EI-847, і ця різниця різко зростає з підвищенням температури. Виходячи зі значень енергії активації та активаційного об’єму найбільш імовірним механізмом повзучості сплава Zr-1%Nb і сталі EI-847 в використовуваних режимах навантаження є переповзання плюс ковзання. This work presents a study of the EI-847 steel creep strain along with investigations of Zr-1%Nb alloys (asreceived cladding tubes) and Zr-2,5%Nb alloy (in three structural conditions: as-received channel tubes, SHFquenched channel tubes at temperatures from 980 °С, and SHF-quenched channel tubes subsequently annealed at 580 °С). The creep resistance of Zr-1%Nb and Zr-2,5%Nb alloys at 350 °С has been found to be much lower than that of EI-847 steel, and this difference increases considerably with temperature. Based on the activation energy and activation volume values, the most probable creep mechanism for Zr-1%Nb and EI-847 steel in the applied loading conditions is “climb-plus glide”. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Материалы реакторов на тепловых нейтронах Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений Дослідження деформації повзучості на зразках zr-nb-сплавів (Zr-1%Nb та Zr-2,5%Nb) та нержавіючої сталі EI-847 при релаксації напружень Investigation of creep strain on Zr-Nb samples (Zr-1%Nb and Zr-2,5%Nb) and EI-847 steel samples under stress relaxation Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений Клименко, С.П. Черняева, Т.П. Грицина, В.М. Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| title | Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений |
| title_alt | Дослідження деформації повзучості на зразках zr-nb-сплавів (Zr-1%Nb та Zr-2,5%Nb) та нержавіючої сталі EI-847 при релаксації напружень Investigation of creep strain on Zr-Nb samples (Zr-1%Nb and Zr-2,5%Nb) and EI-847 steel samples under stress relaxation |
| title_full | Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений |
| title_fullStr | Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений |
| title_full_unstemmed | Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений |
| title_short | Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений |
| title_sort | исследование деформации ползучести на образцах zr-nb-сплавов (zr-1%nb и zr-2,5%nb) и нержавеющей стали эи-847 при релаксации напряжений |
| topic | Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| topic_facet | Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111445 |
| work_keys_str_mv | AT klimenkosp issledovaniedeformaciipolzučestinaobrazcahzrnbsplavovzr1nbizr25nbineržaveûŝeistaliéi847prirelaksaciinaprâženii AT černâevatp issledovaniedeformaciipolzučestinaobrazcahzrnbsplavovzr1nbizr25nbineržaveûŝeistaliéi847prirelaksaciinaprâženii AT gricinavm issledovaniedeformaciipolzučestinaobrazcahzrnbsplavovzr1nbizr25nbineržaveûŝeistaliéi847prirelaksaciinaprâženii AT klimenkosp doslídžennâdeformacíípovzučostínazrazkahzrnbsplavívzr1nbtazr25nbtaneržavíûčoístalíei847prirelaksacíínapruženʹ AT černâevatp doslídžennâdeformacíípovzučostínazrazkahzrnbsplavívzr1nbtazr25nbtaneržavíûčoístalíei847prirelaksacíínapruženʹ AT gricinavm doslídžennâdeformacíípovzučostínazrazkahzrnbsplavívzr1nbtazr25nbtaneržavíûčoístalíei847prirelaksacíínapruženʹ AT klimenkosp investigationofcreepstrainonzrnbsampleszr1nbandzr25nbandei847steelsamplesunderstressrelaxation AT černâevatp investigationofcreepstrainonzrnbsampleszr1nbandzr25nbandei847steelsamplesunderstressrelaxation AT gricinavm investigationofcreepstrainonzrnbsampleszr1nbandzr25nbandei847steelsamplesunderstressrelaxation |