Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂

Исследовано распухание стали 08Х18Н10Т, дисперсно-упрочненной оксидами (ДУО) (08Х18Н10Т с 0,5 мас.% нанопорошка оксида состава 80 мол.% Y₂O₃-20 мол.% ZrO₂ (далее 08Х18Н10Т(Y₂O₃-ZrO₂))). Облучение проводилось ионами Cr³+ с энергией 1,8 МэВ при температурах 500…650 °С до доз облучения 50 и 100 с...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2016
Автори:	Старостенко, С.В., Воеводин, В.Н., Кальченко, А.С., Великодный, А.Н., Тихоновский, М.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2016
Назва видання:	Вопросы атомной науки и техники
Теми:	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115417
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:	Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂ / С.В. Старостенко, В.Н. Воеводин, А.С. Кальченко,А.Н. Великодный, М.А. Тихоновский// Вопросы атомной науки и техники. — 2016. — № 4. — С. 3-8. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-115417
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1154172025-02-23T17:44:23Z Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂ Influence of irradiation by heavy ions of Cr³⁺ on microstructure 08Cr18Ni10Ti ODS, mechanically alloyed by nanopowder system Y₂O₃-ZRO₂ Вплив опромінення важкими іонами Cr³⁺ на мікроструктуру сталі 08Х18Н10Т ДЗО, механічно легованої нанопорошками системи Y₂O₃-ZRO₂ Старостенко, С.В. Воеводин, В.Н. Кальченко, А.С. Великодный, А.Н. Тихоновский, М.А. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Исследовано распухание стали 08Х18Н10Т, дисперсно-упрочненной оксидами (ДУО) (08Х18Н10Т с 0,5 мас.% нанопорошка оксида состава 80 мол.% Y₂O₃-20 мол.% ZrO₂ (далее 08Х18Н10Т(Y₂O₃-ZrO₂))). Облучение проводилось ионами Cr³+ с энергией 1,8 МэВ при температурах 500…650 °С до доз облучения 50 и 100 смещений на атом (сна). Построены профили распределения пор по размерам и определены закономерности изменения микроструктуры от дозы и температуры облучения. Проведено сравнение параметров распухания стали 08Х18Н10Т(Y₂O₃-ZrO₂) с базовой сталью 08Х18Н10Т и аналогичной ДУО сталью производства ВНИИНМ. Досліджено розпухання сталі 08Х18Н10Т, дисперсно-зміцненої оксидами (ДЗО) (08Х18Н10Т з 0,5 мас.% нанопорошка оксидів складу 80 мол.% Y₂O₃-20 мол.% ZrO₂) (далі 08Х18Н10Т(Y₂O₃-ZrO₂)). Опромінення проводилося іонами Cr³+ з енергією 1,8 МеВ при температурах 500…650 °С до доз опромінення 50, 100 зміщень на атом (зна). Побудовані профілі розподілу пор за розмірами і визначені закономірності зміни мікроструктури від дози і температури опромінення. Проведено порівняння параметрів розпухання сталі 08Х18Н10Т(Y₂O₃-ZrO₂) з базовою сталлю 08Х18Н10Т і аналогічною ДУО сталлю виробництва ВНДІНМ. Swelling of steel 08Cr18Ni10Ti dispersion strengthened by oxides (08Cr18Ni10Ti with 0.5 wt.% oxide nanopowder of composition 80 mol.% Y₂O₃-20 mol.% ZrO₂) was investigated. Irradiation was performed with ions of Cr³+ with energy of 1.8 MeV at temperatures from 500 to 650 °C up to doses of 50, 100 displacements per atom (dpa). Profiles of the voids size were plotted; changes of microstructure in dependence on dose and temperature of irradiation were determined. Comparison of the parameters of the swelling was made with the base steel 08Cr18Ni10Ti and the same ODS steel produced by VNIINM. 2016 Article Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂ / С.В. Старостенко, В.Н. Воеводин, А.С. Кальченко,А.Н. Великодный, М.А. Тихоновский// Вопросы атомной науки и техники. — 2016. — № 4. — С. 3-8. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115417 621.039 ru Вопросы атомной науки и техники application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
spellingShingle	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Старостенко, С.В. Воеводин, В.Н. Кальченко, А.С. Великодный, А.Н. Тихоновский, М.А. Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂ Вопросы атомной науки и техники
description	Исследовано распухание стали 08Х18Н10Т, дисперсно-упрочненной оксидами (ДУО) (08Х18Н10Т с 0,5 мас.% нанопорошка оксида состава 80 мол.% Y₂O₃-20 мол.% ZrO₂ (далее 08Х18Н10Т(Y₂O₃-ZrO₂))). Облучение проводилось ионами Cr³+ с энергией 1,8 МэВ при температурах 500…650 °С до доз облучения 50 и 100 смещений на атом (сна). Построены профили распределения пор по размерам и определены закономерности изменения микроструктуры от дозы и температуры облучения. Проведено сравнение параметров распухания стали 08Х18Н10Т(Y₂O₃-ZrO₂) с базовой сталью 08Х18Н10Т и аналогичной ДУО сталью производства ВНИИНМ.
format	Article
author	Старостенко, С.В. Воеводин, В.Н. Кальченко, А.С. Великодный, А.Н. Тихоновский, М.А.
author_facet	Старостенко, С.В. Воеводин, В.Н. Кальченко, А.С. Великодный, А.Н. Тихоновский, М.А.
author_sort	Старостенко, С.В.
title	Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂
title_short	Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂
title_full	Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂
title_fullStr	Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂
title_full_unstemmed	Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂
title_sort	влияние облучения тяжелыми ионами cr³⁺ на микроструктуру стали 08х18н10т дуо, механически легированной нанопорошком системы y₂o₃-zro₂
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115417
citation_txt	Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂ / С.В. Старостенко, В.Н. Воеводин, А.С. Кальченко,А.Н. Великодный, М.А. Тихоновский// Вопросы атомной науки и техники. — 2016. — № 4. — С. 3-8. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.
series	Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv	AT starostenkosv vliânieoblučeniâtâželymiionamicr3namikrostrukturustali08h18n10tduomehaničeskilegirovannojnanoporoškomsistemyy2o3zro2 AT voevodinvn vliânieoblučeniâtâželymiionamicr3namikrostrukturustali08h18n10tduomehaničeskilegirovannojnanoporoškomsistemyy2o3zro2 AT kalʹčenkoas vliânieoblučeniâtâželymiionamicr3namikrostrukturustali08h18n10tduomehaničeskilegirovannojnanoporoškomsistemyy2o3zro2 AT velikodnyjan vliânieoblučeniâtâželymiionamicr3namikrostrukturustali08h18n10tduomehaničeskilegirovannojnanoporoškomsistemyy2o3zro2 AT tihonovskijma vliânieoblučeniâtâželymiionamicr3namikrostrukturustali08h18n10tduomehaničeskilegirovannojnanoporoškomsistemyy2o3zro2 AT starostenkosv influenceofirradiationbyheavyionsofcr3onmicrostructure08cr18ni10tiodsmechanicallyalloyedbynanopowdersystemy2o3zro2 AT voevodinvn influenceofirradiationbyheavyionsofcr3onmicrostructure08cr18ni10tiodsmechanicallyalloyedbynanopowdersystemy2o3zro2 AT kalʹčenkoas influenceofirradiationbyheavyionsofcr3onmicrostructure08cr18ni10tiodsmechanicallyalloyedbynanopowdersystemy2o3zro2 AT velikodnyjan influenceofirradiationbyheavyionsofcr3onmicrostructure08cr18ni10tiodsmechanicallyalloyedbynanopowdersystemy2o3zro2 AT tihonovskijma influenceofirradiationbyheavyionsofcr3onmicrostructure08cr18ni10tiodsmechanicallyalloyedbynanopowdersystemy2o3zro2 AT starostenkosv vplivopromínennâvažkimiíonamicr3namíkrostrukturustalí08h18n10tdzomehaníčnolegovanoínanoporoškamisistemiy2o3zro2 AT voevodinvn vplivopromínennâvažkimiíonamicr3namíkrostrukturustalí08h18n10tdzomehaníčnolegovanoínanoporoškamisistemiy2o3zro2 AT kalʹčenkoas vplivopromínennâvažkimiíonamicr3namíkrostrukturustalí08h18n10tdzomehaníčnolegovanoínanoporoškamisistemiy2o3zro2 AT velikodnyjan vplivopromínennâvažkimiíonamicr3namíkrostrukturustalí08h18n10tdzomehaníčnolegovanoínanoporoškamisistemiy2o3zro2 AT tihonovskijma vplivopromínennâvažkimiíonamicr3namíkrostrukturustalí08h18n10tdzomehaníčnolegovanoínanoporoškamisistemiy2o3zro2
first_indexed	2025-11-24T04:17:22Z
last_indexed	2025-11-24T04:17:22Z
_version_	1849643859053641728
fulltext	ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2016. №4(104) 3 Раздел первый ФИЗИКА РАДИАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ЯВЛЕНИЙ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ УДК 621.039 ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ ИОНАМИ Cr 3+ НА МИКРОСТРУКТУРУ СТАЛИ 08Х18Н10Т ДУО, МЕХАНИЧЕСКИ ЛЕГИРОВАННОЙ НАНОПОРОШКОМ СИСТЕМЫ Y2O3ZrO2 С.В. Старостенко 1,2 , В.Н. Воеводин 1,2 , А.С. Кальченко 1 , А.Н. Великодный 1 , М.А. Тихоновский 1 1 ННЦ «Харьковский физико-технический институт», Харьков, Украина; 2 ХНУ им. В.Н. Каразина, Харьков, Украина E-mail: sergey_starostenko@mail.ru; тел. +380953276445 Исследовано распухание стали 08Х18Н10Т, дисперсно-упрочненной оксидами (ДУО) (08Х18Н10Т с 0,5 мас.% нанопорошка оксида состава 80 мол.% Y2O320 мол.% ZrO2 (далее 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2))). Облучение проводилось ионами Cr 3+ с энергией 1,8 МэВ при температурах 500…650 °С до доз облучения 50 и 100 смещений на атом (сна). Построены профили распределения пор по размерам и определены закономерности изменения микроструктуры от дозы и температуры облучения. Проведено сравнение параметров распухания стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) с базовой сталью 08Х18Н10Т и аналогичной ДУО сталью производства ВНИИНМ. ВВЕДЕНИЕ Аустенитные нержавеющие стали широко используются в качестве конструкционных материалов ядерной энергетики, обладающих высокой жаропрочностью, коррозионной стойкостью, технологичностью и др. [1]. Данный тип сталей используется во внутрикорпусных устройствах существующих реакторов на тепловых нейтронах [2], а также рассматривается в качестве конструкционных материалов в проектируемых ядерных системах 4-го поколения [3] и термоядерных установках [4]. Использование аустенитных сталей в перспективных ядерных системах возможно только при сохранении высоких физико-механических характеристик и повышении радиационной стойкости. Одним из путей увеличения указанных параметров является введение наноразмерных термодинамически стабильных оксидов в матрицу стали [58]. Повышение радиационной стойкости сталей было получено при модификации микроструктуры высокой концентрацией наноразмерных выделений оксидов Y2O3 [9], ZrO2 [10] или более сложной системы Yx(Ti,Zr)yOz [11], равномерно распределенных по матрице. Для этих целей используется метод механического легирования [1214], поскольку классическими методами плавки не удается достичь равномерного распределения оксидов по всему объему стали. При получении ДУО стали в ННЦ ХФТИ использовали порошок аустенитной стали 08Х18Н10Т, который высокоэнергетичным механическим помолом «сплавляли» с 0,5 мас.% нанопорошка оксидов состава 80 мол.% Y2O3– 20 мол.% ZrO2 [15]. Порошок исходной стали состава (мас.%): Fe-67,51; Cr-18,0; Ni-10,76; Ti-0,63; Mn-1,63; Si-0,41; Cu-0,16 имел форму, близкую к равноосной, с размерами порошинок менее 300 мкм. Размер порошинок оксидов, определенный рентгеновским методом, соответствовал размерам областей когерентного рассеяния и составил 16,5 нм. Помол смеси порошка стали с 0,5% порошка оксидов (80 мол.% Y2O3–20 мол.% ZrO2) осуществ- лялся в среде аргона в высокоэнергетической планетарной шаровой мельнице (скорость вращения 480 об./мин) в течение 4 ч. Для помола использовались шары из стали ШХ15 различного диаметра. Полученный в процессе помола порошок состоял из агломерированных частиц, которые имели мультимодальное распределение по размерам. Механические обработки, начиная от прессования (компактирования) порошков и заканчивая прокаткой компактной заготовки, осуществляли при комнатной температуре и чередовали при этом с кратковременными отжигами в вакууме при 1200 °C. В итоге были получены ленты стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) толщиной 200 мкм. На конечном этапе ленты отжигали при 1000 °С в течение 1 ч. В результате микроструктура ДУО стали представляла собой однородные мелкие зерна с высокой концентрацией нанооксидов, равномерно распределенных в матрице стали. Целью настоящей работы было изучение радиационной стойкости полученной ДУО стали при коммерческих необходимых дозах (50, 100 сна). МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Для исследования использовалась лента стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2)) с 0,5 мас.% нанопорошка оксида состава 80 мол.% Y2O320 мол.% ZrO2. Из mailto:sergey_starostenko@mail.ru 4 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2016. №4(104) ленты с помощью пуансона вырубывались образцы диаметром 3 мм. Для снятия поверхностного наклепанного слоя образцы механически полировались до получения визуально блестящей поверхности. Дальнейшая обработка осуществлялась электрополировкой в электролите состава: 80% C2H5OH10% HClO410% C3H8O3; параметры полировки: напряжение 70…75 В, ток 230…250 мА, длительность 30…40 с. Облучение образцов проводилось на электростатическом ускорителе тяжелых ионов с внешним инжектором ЭСУВИ [1617]. Образцы облучали ионами Cr 3+ с энергией 1,8 МэВ в интервале температур 500…650 °С до повреждающих доз: 50 и 100 сна. Скорость создания смещений составила 3·10 -2 сна/с. Предельное давление в области источника поддерживалось на уровне 2·10 -5 мм рт. ст., в области ускоряющей трубки  2·10 -6 мм рт. ст. Облучение тяжелыми ионами создает в материале неоднородную микроструктуру, обусловленную поверхностными эффектами и влиянием имплантированных ионов хрома. В настоящей работе для анализа выбирался слой, расположенный на глубине 100…200 нм от облучаемой поверхности. Для удаления материала с облученной стороны образца использовалась методика импульсной электрополировки, подробно описанная в работах [19, 20]. Окончательное утонение образцов до толщины ~ 100 нм проводили по методу стандартной струйной электрополировки [21, 22] в установке типа «Tenupol» со стороны необлученной поверхности. На облученную сторону образца наносился лак, который препятствовал растравлению облученной стороны. Условия электрополировки такие же, как и во время подготовки образца для облучения. После получения отверстия в образце полировка останавливалась. Образец извлекался из тефлонового держателя, промывался в спирте, а затем  в ацетоне до растворения защитной лаковой пленки. Далее промывка осуществлялась в обезвоженном этиловом спирте. Электронно-микроскопические исследования структуры образцов выполнялись на электронных микроскопах JEМ-100CX, JEM-2100. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Структура исходной стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) показана на рис. 1. Средний размер зерна составил 1,2 мкм (см. рис. 1,а). Равномерное распределение выделений по телу зерна показано на рис. 1,б и характерно для всей исследованной области образца; гистограмма распределения выделений по размерам  на рис. 1,в. Средний размер частиц оксидов составил 10 нм. Отметим, что около 90% всех оксидов не превышали размер 10 нм. Методом энергодисперсионного анализа в [23] было установлено, что основная часть оксидов в исследуемой стали имеет химический состав Y2(Ti1-хZrх)2O7, однако присутствуют и другие оксиды. Наличие окислов другого состава возможно обусловлено неполным растворением начальных оксидов во время механического помола. Основной объем исследований стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) выполнен при дозе облучения 50 сна. Такая доза эквивалентна повреждающей дозе, накапливающейся в материале внутрикорпусных устройств за весь плановый (30 лет) период эксплуатации реактора типа ВВЭР- 1000 [24]. Отдельные эксперименты были проведены при дозе облучения 100 сна. а б в Рис. 1. Микроструктура стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) (а); выделения оксидов в стали (б); гистограмма распределения оксидных выделений по размерам (в) Установив реперную точку повреждений в 50 сна, образцы стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) облучали в интервале температур 500…650 °С, так как максимальная величина распухания для базовой стали 08Х18Н10Т при дозе облучения 50 сна наблюдается при 615 °С [8]. ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2016. №4(104) 5 Микроструктура облученной стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) показана на рис. 2. В исследованном интервале температур наблюдается образование пористой структуры. С увеличением температуры облучения растет размер пор при одновременном снижении их концентрации. а б в г Рис. 2. Микроструктуры стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2), облученной до дозы 50 сна (E = 1,8 МэВ Cr 3+ ) при Tобл, °С: а  500; б  550; в  600; г  650 Температурные зависимости распределения пор по размерам и концентрации были построены по результатам обработки электронно-микроскопи- ческих снимков для стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2), стандартной стали 08Х18Н10Т и ДУО стали производства ВНИИНМ. Эти зависимости, полученные при дозах облучения 50 и 100 сна, приведены на рис. 3. а б Рис. 3. Температурные зависимости размера (а) и концентрации (б) пор в различных аустенитных сталях при дозах облучения 50 и 100 сна (облучение ионами Cr 3+ с энергией E = 1,8 МэВ): ∙∙◊∙∙ 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2), 50 сна (настоящая работа); −−○−−  08Х18Н10Т, 50 сна [8]; ▲  08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2), 100 сна (настоящая работа); −■− 08Х18Н10Т ДУО (ВНИИНМ), 100 сна [8] Используя экспериментально определенные параметры пористости, рассчитали величину распухания S по формуле [25]: 3 1 3 1 6 100% 1 6 N i i N i i d A h S d A h              , где di  диаметр i-й поры; N  количество пор на снимке; A  площадь снимка, с которого производились расчеты; h  толщина фольги исследуемого образца. При расчете величины S источниками ошибок были неточности в определении увеличения (2%), толщины образца (10%) и диаметра пор (5%). Cуммарная погрешность в определении распухания 6 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2016. №4(104) составила ~ 20%. Зависимость распухания от температуры облучения приведена на рис. 4. Рис. 4. Температурные зависимости распухания различных аустенитных сталей при разных дозах облучения ионами Cr 3+ (E = 1,8 МэВ): ∙∙◊∙∙  08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2), 50 сна (настоящая работа); −−○−−  08Х18Н10Т, 50 сна [8]; ▲  08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2), 100 сна (настоящая работа); −■−  08Х18Н10Т ДУО (ВНИИНМ), 100 сна [8] Анализ данных (см. рис. 3, 4) для стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) показал, что при температуре облучения 500 ºС средний размер пор составил 6,9 нм, концентрация пор − 6,7·10 16 см -3 . При такой пористости распухание составило 1,9%. Повышение температуры облучения до 550 ºС привело к увеличению среднего размера пор до ~ 9 нм и уменьшению концентрации пор до 3,3·10 16 см -3 . Распухание в этом случае составило 2,1%. Исследование поврежденной структуры стали при 600 ºС показало, что средний диаметр пор в этом случае ~ 10 нм, концентрация – 2,8·10 16 см -3 , распухание – 3,3%. При температуре облучения 650 ºС средний размер пор составил 14 нм, концентрация  2,2·10 16 см -3 , а распухание  4,5%. Кривая распухания для стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2), облученной до 50 сна, имеет пологий вид во всем температурном диапазоне. В базовой стали 08Х18Н10Т при этой дозе имеется пик распухания при Tобл = 615 °С, который вызван увеличением диаметра (от 17 до 42 нм) в узком диапазоне температур 600…650 °С (см. рис. 3). В стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2), во-первых, размер пор значительно меньше, во-вторых, он слабо меняется в исследуемом температурном интервале (см. рис. 3,а). Концентрация пор в стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) существенно выше ((2,2…6,7)∙10 16 см -3 ) по сравнению с базовой сталью ((8∙10 14 …1,8∙10 15 ) см -3 ). Тем не менее, несмотря на более высокую концентрацию пор, посредством уменьшения их размера получено снижение распухания. Следует отметить, что концентрация пор в облученной до дозы 50 сна стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) на порядок выше, чем концентрация оксидных включений. Наблюдаемые особенности развития пористости в ДУО стали обусловлены присутствием наноразмерных выделений, которые являются стоками точечных дефектов (междоузлий и вакансий) и, таким образом, подавляют рост пор в матрице материала и, соответственно, уровень распухания в целом [911]. Кроме того, дополнительными факторами, влияющими на развитие пористости, могут быть области высокой концентрации напряжений, как вероятные места зарождения пор. Ранее показано [23], что в исследованной стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) оксидные включения имеют ограненную форму (типа кубиков). При этом на некотором расстоянии от вершин кубиков наблюдаются зоны высокой концентрации напряжений (рис. 5). Рис. 5. Локальные напряжения вблизи выделения Зарождение пор в таких местах может объяснить повышенную, по сравнению с концентрацией оксидных включений, концентрацию пор в облученном материале. Не исключено, что действуют оба механизма зарождения пор – на межфазных границах и в местах высокой локальной деформации матрицы. Для сравнения на рис. 35 приведены данные по облучению стали 08Х18Н10Т ДУО производства ВНИИНМ, механически легированной только нанооксидами чистого Y2O3 (температура облучения 600 °С, доза  100 сна). Существенных различий в параметрах пористости для сталей дисперсно- упрочненных нанооксидами разного состава не обнаружено. После облучения во всей исследованной области температур в микроструктуре образцов присутствовали выделения оксидов, что свидетельствует об их значительной термической и радиационной стабильности. Однако определить концентрацию оксидных выделений в облученных образцах достаточно сложно из-за высокой концентрации пор. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Исследовано распухание стали 08Х18Н10Т ДУО (08Х18Н10Т с 0,5 мас.% нанопорошка оксида состава 80 мол.% Y2O320 мол.% ZrO2) и облученной ионами Cr 3+ с энергией 1,8 МэВ при температурах 500…650 °С до доз 50 и 100 сна. Определены закономерности изменения микроструктуры от дозы и температуры облучения. ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2016. №4(104) 7 Установлено, что распухание ДУО стали в исследованном интервале температур облучения не превышает 5%, что ниже, чем в базовой стали (более 8%). Кривая распухания стали 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2), облученной до 50 сна, не имеет экстремумов во всем температурном диапазоне облучений. Проведено сравнение параметров распухания с базовой сталью 08Х18Н10Т и аналогичной ДУО сталью производства ВНИИНМ. Существенных различий в параметрах пористости для сталей, дисперсно-упрочненных нанооксидами разного состава, не обнаружено. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. R.L. Klueh and A.T. Lelson. Ferritic/Martensitic Steels for Next-Generation Reactors // J. Nucl. Mater. 2007, v. 371(1-3), p. 37-52. 2. А.С. Кальченко, В.В. Брык, В.Н. Воеводин, Н.П. Лазарев. Прогнозирование радиационного распухания выгородки реактора ВВЭР-1000 на период эксплуатации 3060 лет // Ядер. фізика та енергетика. 2011, №1, с. 69-77. 3. K.L. Murty, I. Charit. Structural materials for Gen-IV nuclear reactors: Challenges and opportunities // J. Nucl. Mater. 2008, v. 383, p. 189-195. 4. A.F. Rowcliffe, S.J. Zinkle, J.F. Stubbins, D.J. Edwards, D.J. Alexander. Austenitic stainless steels and high strength copper alloys for fusion components // J. Nucl. Mater. 1998, v. 258-263, p. 183-192. 5. H. Sakasegawa, F. Legendre, L. Boulanger, M. Brocq, L. Chaffron, T. Cozzika, J. Malaplate, J. Henry, Y. de Carlan. Stability of non-stoichiometric clusters in the MA957 ODS ferrtic alloy // J. Nucl. Mater. 2011, v. 417, p. 229-232. 6. А. Ramar, N. Baluc, R. Schaublin. On the lattice coherency of oxide particles dispersed in EUROFER97 // J. Nucl. Mater. 2009, v. 386-388, p. 515-519. 7. С. Liu, C. Yu, N. Hashimoto, S. Ohnuki, M. Ando, K. Shiba, S. Jitsukaw. Microstructure and microhardness of ODS steels after ion irradiation // J. Nucl. Mater. 2011, v. 417, p. 270-273. 8. В.В. Брык, В.Н. Воеводин, А.С. Кальченко, В.В. Мельниченко, И.М. Неклюдов, В.С. Агеев, А.А. Никитина. Распухание дисперсно-упрочненной оксидами иттрия стали 0Х18Н10Т, облученной тяжелыми ионами // ВАНТ. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». 2013, № 2(84), с. 23-30. 9. А. Zeybek, S. Pirfo Barroso, K.B. Chong, L. Edwards, M.E. Fitzpatrick. Incorporation of Y2O3 particles into 410L Stainless Steel by a Powder Metallurgy Route // J. Eng. Mater. Perf. 2014, v. 23, p. 2120-2130. 10. Masami Taguchi, Hidehiko Sumitomo, Ryo Ishibashi, Yasuhisa Aono. Effect of Zirconium Oxide Addition on Mechanical Properties in Ultrafine Grained Ferritic Stainless Steels // Materials Transactions. 2008, v. 49, N 6, p. 1303-1310. 11. S. Noh, B.-K. Choi, S.H. Kang, T.K. Kim. Influence of mechanical alloying atmospheres on the microstructures and mechanical properties of 15Cr ODS steels // Nucl. Eng. Tech. 2014, v. 46, p. 857-862. 12. S. Ukai, M. Harada, H. Okada. Alloying design of oxide dispersion stengthened ferritic steel for long life FBRs core materials // J. Nucl. Mater. 1993, v. 204, p. 65-73. 13. V.V. Sagaradze, V.I. Shalaev, V.L. Arbuzov, B.N. Goshchitskii, Yun Tian, Wan Qun, Sun Jiguang. Radiation resistance and thermal creep of ODS ferritic steels // J. Nucl. Mater. 2001, v. 295, p. 265-272. 14. C. Cayron, E. Rath, I. Chu, S. Launois. Microstructural evolution of Y2O3 and MgAl2O4 ODS EUROFER steels during their elaboration by mechanical milling and hot isostatic pressing // J. Nucl. Mater. 2004, v. 335, p. 83-102. 15. А.N. Velikodnyi, V.N. Voyevodin, M.A. Tiкhonovsky, V.V. Bryk, A.S. Kalchenko, S.V. Starostenko, I.V. Kolodiy, V.S. Okovit, А.М. Bovda, L.V. Onischenko, G.Ye. Storogilov. Structure and properties of austenitic ODS steel 08Cr18Ni10Ti // PAST. Series “Physics of Radiation Effect and Radiation Materials Science”. 2014, N 4, p. 94-102. 16. В.Ф. Зеленский и др. Материаловедческий ускоритель тяжелых ионов для моделирования реакторных повреждений // ВАНТ. Серия «Общие ядерные исследования». 1980, в. 2(12), с. 20-23. 17. А.В. Пермяков, В.В. Мельниченко, В.В. Брык, В.Н. Воеводин, Ю.Э. Куприянова // ВАНТ. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». 2014, №2, с. 180- 186. 18. В.Ф. Зеленский, И.М. Неклюдов, Т.П. Чер- няева. Радиационные дефекты и распухание металлов. Киев: «Наукова думка», 1988. 19. В.Ф. Зеленский, И.М. Неклюдов, Б.В. Мат- виенко и др. Некоторые вопросы методики изучения радиационного распухания металлов // Труды Конференции по реакторному материаловедению. М., 1978, т. 2, с. 3-19. 20. О.В. Бородин, В.Н. Воеводин, И.М. Нек- людов, П.В. Платонов. Влияние элементов внедрения на зарождение и эволюцию дефектной структуры при облучении тяжелыми ионами сплавов Fe-12Cr // ВАНТ. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». 1989, №3(50), с. 39-43. 21. П. Хирш, А. Хови, Р. Николсон, Д. Пешли, М. Уэлан. Электронная микроскопия тонких кристаллов. М.: «Мир», 1968, 576 с. 22. Л.В. Барханова, Э.Л. Дёмина. Металло- графическое травление металлов и сплавов. М.: «Металлургия», 1986, 35 с. 23. С.В. Старостенко, В.М. Воєводін, М.А. Ти- хоновський, М.І. Даніленко, О.С. Кальченко, О.М. Великодний, Н.Ф. Андрієвська. Мікро- структура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y2O3-ZrO2 // ФХММ. 2015. т. 51, №6, с.70-74. 24. А.С. Кальченко, В.В. Брык, В.Н. Воеводин, Н.П. Лазарев. Моделирование распухания стали Х18Н10Т в имитационных и реакторных условиях // ВАНТ. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». 2009, №4-2, с. 131-139. http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN=REF&P21DBN=REF&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=fullwebr&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=TJ=&S21COLORTERMS=1&S21STR=%D0%AF%D0%B4%D0%B5%D1%80.%20%D1%84%D1%96%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D1%82%D0%B0%20%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0 http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN=REF&P21DBN=REF&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=fullwebr&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=TJ=&S21COLORTERMS=1&S21STR=%D0%AF%D0%B4%D0%B5%D1%80.%20%D1%84%D1%96%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D1%82%D0%B0%20%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0 http://link.springer.com/journal/11665/23/6/page/1 8 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2016. №4(104) 25. О.В. Бородин, В.В. Брык, А.С. Кальченко, В.В. Мельниченко. Влияние 5% холодной деформации на поведение стали Х18Н10Т при ионном облучении // ВАНТ. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». 2011, №4(74), с. 9-13. Статья поступила в редакцию 13.04.2016 г. ВПЛИВ ОПРОМІНЕННЯ ВАЖКИМИ ІОНАМИ Cr 3+ НА МІКРОСТРУКТУРУ СТАЛІ 08Х18Н10Т ДЗО, МЕХАНІЧНО ЛЕГОВАНОЇ НАНОПОРОШКАМИ СИСТЕМИ Y2O3ZrO2 С.В. Старостенко, В.М. Воєводін, О.С. Кальченко, О.М. Велікодний, М.А. Тихоновський Досліджено розпухання сталі 08Х18Н10Т, дисперсно-зміцненої оксидами (ДЗО) (08Х18Н10Т з 0,5 мас.% нанопорошка оксидів складу 80 мол.% Y2O320 мол.% ZrO2) (далі 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2)). Опромінення проводилося іонами Cr 3+ з енергією 1,8 МеВ при температурах 500…650 °С до доз опромінення 50, 100 зміщень на атом (зна). Побудовані профілі розподілу пор за розмірами і визначені закономірності зміни мікроструктури від дози і температури опромінення. Проведено порівняння параметрів розпухання сталі 08Х18Н10Т(Y2O3-ZrO2) з базовою сталлю 08Х18Н10Т і аналогічною ДУО сталлю виробництва ВНДІНМ. INFLUENCE OF IRRADIATION BY HEAVY IONS OF Cr 3+ ON MICROSTRUCTURE 08Cr18Ni10Ti ODS, MECHANICALLY ALLOYED BY NANOPOWDER SYSTEM Y2O3ZrO2 S.V. Starostenko, V.N. Voyevodin, A.S. Kalchenko, А.N. Velikodnyi, M.A. Tikhonovsky Swelling of steel 08Cr18Ni10Ti dispersion strengthened by oxides (08Cr18Ni10Ti with 0.5 wt.% oxide nanopowder of composition 80 mol.% Y2O320 mol.% ZrO2) was investigated. Irradiation was performed with ions of Cr 3+ with energy of 1.8 MeV at temperatures from 500 to 650 °C up to doses of 50, 100 displacements per atom (dpa). Profiles of the voids size were plotted; changes of microstructure in dependence on dose and temperature of irradiation were determined. Comparison of the parameters of the swelling was made with the base steel 08Cr18Ni10Ti and the same ODS steel produced by VNIINM.

Влияние облучения тяжелыми ионами Cr³⁺ на микроструктуру стали 08Х18Н10Т ДУО, механически легированной нанопорошком системы Y₂O₃-ZRO₂

Репозитарії

Схожі ресурси