Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂

Вивчено вплив механічного легування нанопорошком оксиду 80% Y₂O₃–20% ZrO₂ на мікроструктуру аустенітної сталі 08Х18Н10Т. Виявлено, що механічне легування, холодне компактування та механічно-термічна обробка заготовок призводять до формування в сталі виділень, які здебільш мають кристалічну структу...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Фізико-хімічна механіка матеріалів
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Старостенко, С.В., Воєводін, В.М., Тихоновський, М.А., Даніленко, М.І., Кальченко, О.С., Великодний, О.М., Андрієвська, Н.Ф.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України 2015
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/136253
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂ / С.В. Старостенко, В.М. Воєводін, М.А. Тихоновський, М.І. Даніленко, О.С. Кальченко, О.М. Великодний, Н.Ф. Андрієвська // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2015. — Т. 51, № 6. — С. 70-74. — Бібліогр.: 11 назв. — укp.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-136253
record_format	dspace
spelling	Старостенко, С.В. Воєводін, В.М. Тихоновський, М.А. Даніленко, М.І. Кальченко, О.С. Великодний, О.М. Андрієвська, Н.Ф. 2018-06-16T08:30:02Z 2018-06-16T08:30:02Z 2015 Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂ / С.В. Старостенко, В.М. Воєводін, М.А. Тихоновський, М.І. Даніленко, О.С. Кальченко, О.М. Великодний, Н.Ф. Андрієвська // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2015. — Т. 51, № 6. — С. 70-74. — Бібліогр.: 11 назв. — укp. 0430-6252 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/136253 621.384.65.038 Вивчено вплив механічного легування нанопорошком оксиду 80% Y₂O₃–20% ZrO₂ на мікроструктуру аустенітної сталі 08Х18Н10Т. Виявлено, що механічне легування, холодне компактування та механічно-термічна обробка заготовок призводять до формування в сталі виділень, які здебільш мають кристалічну структуру оксидів типу Y₂(Ti₁–хZrх)₂O₇. Їм притаманні висока щільність (~7×10²¹ m⁻³), середній розмір ~10 nm і напівкогерентні межі з аустенітною матрицею. Изучено влияние механического легирования аустенитной стали 08Х18Н10Т нанопорошком оксида 80% Y₂O₃–20% ZrO₂ на ее микроструктуру. Выявлено, что механическое легирование, холодное компактирования и механико-термическая обработка заготовок приводят к формированию в стали выделений, основная масса которых имеет кристаллическую структуру оксидов типа Y₂(Ti₁–хZrх)₂O₇. Они обладают высокой плотностью (~7×10²¹ m⁻³), имеет средний размер ~10 nm и полукогерентные границы с аустенитной матрицей. The effect of mechanical alloying of austenitic 08Х18Н10Т steel with oxide nanopowder 80% Y₂O₃–20% ZrO₂ on its microstructure is studied. It is shown that mechanical alloying, cold compaction, deformation and mechanical heat treatment of billets lead to the formation of precipitates in steel, the majority of which have a crystal structure of Y₂(Ti₁–хZrх)₂O₇ oxide. Oxide particles have a high density (~7×10²¹ m⁻³), with the average size of ~10 nm and semi-coherent boundaries with austenitic matrix. uk Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України Фізико-хімічна механіка матеріалів Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂ Микроструктура аустенитной стали 08Х18Н10Т, механически легированной нанооксидами системы Y₂O₃–ZrO₂ The microstructure of austenitic 18Х18Н10Т steel mechanically alloyed with of Y₂O₃–ZrO₂ nano-oxides Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂
spellingShingle	Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂ Старостенко, С.В. Воєводін, В.М. Тихоновський, М.А. Даніленко, М.І. Кальченко, О.С. Великодний, О.М. Андрієвська, Н.Ф.
title_short	Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂
title_full	Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂
title_fullStr	Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂
title_full_unstemmed	Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂
title_sort	мікроструктура аустенітної сталі 08х18н10т, механічно легованої нанооксидами системи y₂o₃–zro₂
author	Старостенко, С.В. Воєводін, В.М. Тихоновський, М.А. Даніленко, М.І. Кальченко, О.С. Великодний, О.М. Андрієвська, Н.Ф.
author_facet	Старостенко, С.В. Воєводін, В.М. Тихоновський, М.А. Даніленко, М.І. Кальченко, О.С. Великодний, О.М. Андрієвська, Н.Ф.
publishDate	2015
language	Ukrainian
container_title	Фізико-хімічна механіка матеріалів
publisher	Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
format	Article
title_alt	Микроструктура аустенитной стали 08Х18Н10Т, механически легированной нанооксидами системы Y₂O₃–ZrO₂ The microstructure of austenitic 18Х18Н10Т steel mechanically alloyed with of Y₂O₃–ZrO₂ nano-oxides
description	Вивчено вплив механічного легування нанопорошком оксиду 80% Y₂O₃–20% ZrO₂ на мікроструктуру аустенітної сталі 08Х18Н10Т. Виявлено, що механічне легування, холодне компактування та механічно-термічна обробка заготовок призводять до формування в сталі виділень, які здебільш мають кристалічну структуру оксидів типу Y₂(Ti₁–хZrх)₂O₇. Їм притаманні висока щільність (~7×10²¹ m⁻³), середній розмір ~10 nm і напівкогерентні межі з аустенітною матрицею. Изучено влияние механического легирования аустенитной стали 08Х18Н10Т нанопорошком оксида 80% Y₂O₃–20% ZrO₂ на ее микроструктуру. Выявлено, что механическое легирование, холодное компактирования и механико-термическая обработка заготовок приводят к формированию в стали выделений, основная масса которых имеет кристаллическую структуру оксидов типа Y₂(Ti₁–хZrх)₂O₇. Они обладают высокой плотностью (~7×10²¹ m⁻³), имеет средний размер ~10 nm и полукогерентные границы с аустенитной матрицей. The effect of mechanical alloying of austenitic 08Х18Н10Т steel with oxide nanopowder 80% Y₂O₃–20% ZrO₂ on its microstructure is studied. It is shown that mechanical alloying, cold compaction, deformation and mechanical heat treatment of billets lead to the formation of precipitates in steel, the majority of which have a crystal structure of Y₂(Ti₁–хZrх)₂O₇ oxide. Oxide particles have a high density (~7×10²¹ m⁻³), with the average size of ~10 nm and semi-coherent boundaries with austenitic matrix.
issn	0430-6252
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/136253
citation_txt	Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂ / С.В. Старостенко, В.М. Воєводін, М.А. Тихоновський, М.І. Даніленко, О.С. Кальченко, О.М. Великодний, Н.Ф. Андрієвська // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2015. — Т. 51, № 6. — С. 70-74. — Бібліогр.: 11 назв. — укp.
work_keys_str_mv	AT starostenkosv míkrostrukturaaustenítnoístalí08h18n10tmehaníčnolegovanoínanooksidamisistemiy2o3zro2 AT voêvodínvm míkrostrukturaaustenítnoístalí08h18n10tmehaníčnolegovanoínanooksidamisistemiy2o3zro2 AT tihonovsʹkiima míkrostrukturaaustenítnoístalí08h18n10tmehaníčnolegovanoínanooksidamisistemiy2o3zro2 AT danílenkomí míkrostrukturaaustenítnoístalí08h18n10tmehaníčnolegovanoínanooksidamisistemiy2o3zro2 AT kalʹčenkoos míkrostrukturaaustenítnoístalí08h18n10tmehaníčnolegovanoínanooksidamisistemiy2o3zro2 AT velikodniiom míkrostrukturaaustenítnoístalí08h18n10tmehaníčnolegovanoínanooksidamisistemiy2o3zro2 AT andríêvsʹkanf míkrostrukturaaustenítnoístalí08h18n10tmehaníčnolegovanoínanooksidamisistemiy2o3zro2 AT starostenkosv mikrostrukturaaustenitnoistali08h18n10tmehaničeskilegirovannoinanooksidamisistemyy2o3zro2 AT voêvodínvm mikrostrukturaaustenitnoistali08h18n10tmehaničeskilegirovannoinanooksidamisistemyy2o3zro2 AT tihonovsʹkiima mikrostrukturaaustenitnoistali08h18n10tmehaničeskilegirovannoinanooksidamisistemyy2o3zro2 AT danílenkomí mikrostrukturaaustenitnoistali08h18n10tmehaničeskilegirovannoinanooksidamisistemyy2o3zro2 AT kalʹčenkoos mikrostrukturaaustenitnoistali08h18n10tmehaničeskilegirovannoinanooksidamisistemyy2o3zro2 AT velikodniiom mikrostrukturaaustenitnoistali08h18n10tmehaničeskilegirovannoinanooksidamisistemyy2o3zro2 AT andríêvsʹkanf mikrostrukturaaustenitnoistali08h18n10tmehaničeskilegirovannoinanooksidamisistemyy2o3zro2 AT starostenkosv themicrostructureofaustenitic18h18n10tsteelmechanicallyalloyedwithofy2o3zro2nanooxides AT voêvodínvm themicrostructureofaustenitic18h18n10tsteelmechanicallyalloyedwithofy2o3zro2nanooxides AT tihonovsʹkiima themicrostructureofaustenitic18h18n10tsteelmechanicallyalloyedwithofy2o3zro2nanooxides AT danílenkomí themicrostructureofaustenitic18h18n10tsteelmechanicallyalloyedwithofy2o3zro2nanooxides AT kalʹčenkoos themicrostructureofaustenitic18h18n10tsteelmechanicallyalloyedwithofy2o3zro2nanooxides AT velikodniiom themicrostructureofaustenitic18h18n10tsteelmechanicallyalloyedwithofy2o3zro2nanooxides AT andríêvsʹkanf themicrostructureofaustenitic18h18n10tsteelmechanicallyalloyedwithofy2o3zro2nanooxides
first_indexed	2025-11-24T15:49:07Z
last_indexed	2025-11-24T15:49:07Z
_version_	1850848833777434624
fulltext	70 Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 6. – Physicochemical Mechanics of Materials УДК 621.384.65.038 МІКРОСТРУКТУРА АУСТЕНІТНОЇ СТАЛІ 08Х18Н10Т, МЕХАНІЧНО ЛЕГОВАНОЇ НАНООКСИДАМИ СИСТЕМИ Y2O3–ZrO2 С. В. СТАРОСТЕНКО, В. М. ВОЄВОДІН, М. А. ТИХОНОВСЬКИЙ, М. І. ДАНІЛЕНКО, О. С. КАЛЬЧЕНКО, О. М. ВЕЛИКОДНИЙ, Н. Ф. АНДРІЄВСЬКА Інститут фізики твердого тіла, матеріалознавства та технологій ННЦ ХФТІ НАН України Вивчено вплив механічного легування нанопорошком оксиду 80% Y2O3–20% ZrO2 на мікроструктуру аустенітної сталі 08Х18Н10Т. Виявлено, що механічне легуван- ня, холодне компактування та механічно-термічна обробка заготовок призводять до формування в сталі виділень, які здебільш мають кристалічну структуру оксидів типу Y2(Ti1–хZrх)2O7. Їм притаманні висока щільність (∼7⋅1021 m–3), середній розмір ∼10 nm і напівкогерентні межі з аустенітною матрицею. Ключові слова: мікроструктура, аустенітні сталі, оксиди, механічне легування, радіаційна стійкість, дисперсно зміцнені сталі. Щоб підвищити енергоефективність атомних реакторів, необхідно збільши- ти вигорання ядерного палива, яке, як відомо, супроводжується посиленням про- цесів радіаційної деградації в матеріалах оболонок і чохлів тепловидільних зборок (ТВЗ) реакторів майбутніх поколінь [1]. Це, в свою чергу, визначає їх ме- ханічні властивості, термостійкість, розмірну стабільність, а отже, ресурс роботи. Відомо, що збільшити радіаційну тривкість аустенітних сталей для ТВЗ можна металургійним методом, вводячи в матрицю карбідотвірні елементи, наприклад, Ti, V, Nb [2]. У результаті межі поділу матриця–карбід стають стоками для точ- кових радіаційних дефектів. Однак нові строгіші вимоги до матеріалів ТВЗ (тем- пература експлуатації ∼700°С [3], інтервал доз опромінення 50…200 зміщень на атом) нівелюють роль таких меж як стоків через недостатню радіаційну і терміч- ну стабільність карбідних фаз. Останнім часом з’явились результати про підвищену радіаційну тривкість і жароміцність аустенітних сталей, отриманих механічним легуванням сталевої матриці нанорозмірними оксидними частинками [4, 5]. Вторинні оксиди, які фор- муються під час термомеханічної обробки легованої сталі, є виділеннями склад- них нанорозмірних неметалевих сполук з ковалентним зв’язком [6, 7]. Вони ста- більні до температур 1400°С і мають високу радіаційну тривкість, а також підви- щують опір пластичній деформації сталі, що визначило термінологію – дисперс- но зміцнена оксидами сталь (ДЗО-сталь, або англійською ОDS-steel). Більшість стосуються механічного легування сталей нанорозмірним порош- ком оксиду Y2O3. Тому доцільно системно вивчити закономірності формування структури аустенітної сталі під час механічного легування оксидами різного скла- ду, оскільки вміст вихідного порошку оксиду може суттєво вплинути як на склад нановиділень, так і на їх термічну стабільність, розміри та щільність розподілу, а також характер меж поділу матриця–виділення, що визначає властивості ДЗО- сталей та перспективи їх використання. Нижче досліджено структурні особли- вості сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанорозмірним оксидом 80% Y2O3– Контактна особа: В. М. ВОЄВОДІН, e-mail: voyev@kipt.kharkov.ua 71 20% ZrO2 (молярні проценти), який позитивно впливає на характеристики міцно- сті ДЗО-сталі за підвищених температур [8]. Матеріали та методи досліджень. Як вихідні матеріали використовували порошок сталі 08Х18Н10Т і нанопорошок оксиду. Порошок сталі отримували ме- ханічним стиранням прутка промислового виробництва. Експериментально ви- значили такий її склад (mass.%): 65,51 Fe; 18,0 Cr; 10,76 Ni; 0,63 Ti; 1,63 Mn; 0,41 Si. Для механічного легування застосовували порошок розміром менш ніж 300 µm, форма якого близька до рівновісної. Нанопорошок оксиду синтезовано в ДонФТІ НАНУ, розмір порошку (середній розмір областей когерентного розсіювання, ви- значений рентгенівським методом) 16,5 nm, параметр кубічної ґратки 10,528 Å (тут і далі 10,528⋅10–10 m). Порошок мав пластинчасту форму, що могло сприяти подальшому його подрібненню під час механічного помелу. Суміш стального порошку з 0,5% порошку оксиду розмелювали в середовищі аргону у високоенер- гетичному планетарному кульковому млині (швидкість обертання 480 RPM) упро- довж 4 h. При цьому використовували кульки різного діаметра зі сталі ШХ15. От- риманий порошок складався із агломерованих часток, мультимодально розподі- лених за розмірами. Надалі застосовували фракцію порошку з розмірами < 300 µm. Усі види механічної обробки, починаючи від пресування (компактування) механічно легованих порошків і закінчуючи вальцюванням компактної заготов- ки, здійснювали за кімнатної температури. При цьому обробку чергували з ко- роткочасним відпалом у вакуумі при 800…1000°С. У результаті одержали стріч- ки ДЗО-сталі завтовшки 200 µm, яку на кінцевому етапі відпалювали при 1000°С упродовж 1 h. Мікроструктуру досліджували за допомогою трансмісійної елект- ронної мікроскопії (мікроскопи JEM-100CX та JEOL-2100F), хімічний аналіз ви- конували на сканівному електронному мікроскопі Superprobe 733. Для цього зі стрічок ДЗО-сталі вирубували диски діаметром 3 mm, які електролітично поліру- вали в електроліті з 10 ml хлорної кислоти і 90 ml етилового спирту. Результати та їх обговорення. Електронно-мікроскопічні дослідження за- фіксували в аустенітній матриці сталі щільні оксидні виділення розподілені достатньо однорідно (рис. 1а, b). Об’ємна щільність виділень у різних зернах 1021…1022 m–3 за середньої щільності 7,3⋅1021 m–3. Середній розмір виділень ∼10 nm, а середній розмір зерен аустенітної матриці 1,2 µm (рис. 1с). Рис. 1. Мікроструктура ДЗО-сталі 08Х18Н10Т (a, b) і розподіл виділень оксидів за розмірами (с). Fig. 1. Microstructure of the austenitic ODS-steel 08Х18Н10Т (a, b) and distribution of oxide particles by size (c). Примітка [SergSta1]: Рис. 1. 72 Під час електронно-мікроскопічних досліджень виявили одиничні виділення на краю зразків, тобто поблизу отворів (рис. 2а), що дає можливість нівелювати вплив елементів матриці і отримати точніший елементний склад оксидів. У виді- леннях виявили велику кількість Y, Zr та Ті. Водночас концентрація матричних елементів (Fe, Cr, Ni) була незначна (рис. 2b). Точний склад оксиду визначити складно, однак, можна припустити [4, 7], що він відповідає сполуці Y2(Ti1–хZrх)2O7. Щоб підтвердити цю гіпотезу, детально вивчали структуру матриці і виділень за допомогою електронної мікроскопії ви- сокої роздільної здатності. За основу прийняли такі дані (рис. 3): параметр ГЦК ґратки аустенітної матриці 3,5853 Å [8], параметр ГЦК ґратки “базового” оксиду Y2Ті2O7 (просторова група Fd3m, O7h) 10,105 Å [9], а оксиду Y2Zr2O7 – 10,474 Å [10]. Рис. 2. Окреме виділення оксиду на краю зразка ДЗО-сталі 08Х18Н10Т (а) і EDS-спектр, що йому відповідає (b). Fig. 2. Separate precipitate of oxide at the edge of ODS-steel 08Х18Н10Т specimen (a) and the corresponding EDS-spectrum (b). Рис. 3. Структура аустенітної матриці і оксидного виділення за великого збільшення. Цифрами позначені індекси площин кристалічної ґратки, стрілками вказано міжплощинні відстані. Fig. 3. Microstructure of austenitic matrix structure and oxide particle at high magnification. The numbers indicated lattice planes indices, arrows show interplanar distance. На знімках високого розділення (рис. 3) виявили дві системи паралельних площин у сталевій матриці, для яких прямими вимірами встановили такі експери- ментальні значення міжплощинних відстаней: d1exp. = 2,46 Å, d2exp. = 2,26 Å. Рис. 4. Кільцева (а) і точкова (b) електронограми від ділянки ДЗО-сталі 08Х18Н10Т. Fig. 4. Ring (a) and point (b) electron diffraction of ODS-steel 08Х18Н10Т section. Враховуючи вказаний вище параметр ґратки аустеніту, цим площинам при- писали індекси (110) і (111), для яких розрахункові міжплощинні відстані станов- лять, відповідно, d110calc. = 2,52 Å та d111calc. = 2,26 Å. Для оксидного виділення на Примітка [SergSta2]: Рис. 2. Примітка [SergSta3]: Рис. 4. 73 рис. 3 виміряне значення міжплощинної відстані становить 6,21 Å. Для оксиду Y2Ti2O7 найвірогідніша міжплощинна відстань d111 = 5,82 Å і відповідний індекс площини (111), а для тієї ж площини оксиду Y2Zr2O7 вона становить 6,047Å. Для уточнення параметрів ґратки оксидів досліджували мікродифракцію ділянок зразків з відносно великою площею (рис. 4). За відбиттями від матриці з параметром ґратки а = 3,5853 Å знайшли сталу приладу, а далі – експериментальні міжплощинні відстані в оксиді. Порівнянням експериментальних і розрахункових значень міжплощинних відстаней для оксиду Y2Ti2O7 (a = 10,105 Å) виявили їх задовільну відповідність у межах похибки експе- рименту (див. таблицю). Зауважимо, що експериментальне значення d = 2,42 Å не узгоджується з відповідними розрахунковими для оксидів Y2Ti2O7 та Y2Zr2O7. Ймо- вірно, що воно може відповідати індексу площини інших оксидів, зокрема Y2TiO5 (орторомбічна кристалічна ґратка, a = 10,35 Å, b = 3,7 Å, c = 11,25 Å [11]) з dcalc. = = 2,471 Å для площини (204) або оксиду Y2O3 з dcalc. = 2,433 Å для площини (313). Експериментальне значення міжплощинних відстаней у досліджуваному оксиді і розрахункові значення для оксидів Y2Ti2O7 і Y2Zr2O7 Експериментальне (виміряне), Å Розрахункове для Y2Ti2O7, Å Розрахункове для Y2Zr2O7, Å 5,06 5,045 (200) 5,237 (200) 3,57 3,567 (220) 3,703 (220) 2,91 2,913 (222) 3,024 (222) 2,42 (?) 2,523 (400) 2,619 (400) Примітка. В дужках – індекси площин. Отже, під час механічного легу- вання порошків сталі 08Х18Н10Т нано- оксидами складу 80% Y2O3–20% ZrO2, їх подальшого компактування та меха- нічно-термічної обробки заготовок формується система оксидних нанови- ділень, в основі якої – оксид типу Y2(Ti1–хZrх)2O7. Він утворюється вна- слідок розчинення за високоенергетич- ного помелу в сталевій матриці вихід- ного нанопорошку 80% Y2O3–20% ZrO2 і подальшого зародження і росту виді- лень нового оксиду під час механічно- термічної обробки заготовок. Однак через відносно нетривалі механічне легування (помел) і кінцевий відпал отриманих стрічок система виділень у ДЗО- сталі може бути нерівноважною, тобто у виділеннях може бути різне співвідно- шення титану та цирконію. Крім того, в них може розчинитися різна кількість основних елементів сталі, наприклад, заліза та марганцю [10]. Це все змінювати- ме параметри ґратки виділень, що ускладнює їх ідентифікацію. До того ж, наслід- ком нерівноважності можуть бути оксидні виділення іншого типу. Все це вплива- тиме на властивості матеріалу під час довготривалої експлуатації за підвищених температур. Тому треба вивчити еволюцію системи оксидних виділень в умовах тривалої високотемпературної витримки. Під час дослідження зразків ДЗО-сталі виявили, що навколо оксидних виді- лень присутні поля суттєвих мікронапружень (рис. 5). Причини виникнення та- ких полів завдовжки 100 nm достеменно невідомі. Можливо, їх спричинила на ребрах виділень система вторинних оксидів. Цей ефект повинен впливати як на Рис. 5. Поля напружень поблизу виділення. Fig. 5. Stress field near precipitate. Примітка [SergSta4]: Рис. 3. Примітка [SergSta5]: Табли ця 1 74 механічні параметри ДЗО-сталі, так і на її радіаційну тривкість, тобто мікронап- руження можуть бути додатковими стоками точкових радіаційних дефектів. Звернемо увагу, що виділення (див. рис. 3) мають рівновісну ограновану форму, а межі поділу “матриця–виділення” напівкогерентні. Тому зацікавлює вплив скла- ду вихідного оксиду і мікролегування матриці на оптимізацію параметрів коге- рентності, щоб сформувати ефективні стоки точкових дефектів, які утворюються за радіаційних впливів, і забезпечити підвищену радіаційну тривкість сталі. ВИСНОВКИ У результаті механічного легування порошку сталі 08Х18Н10Т нанорозмір- ними оксидами складу 80% Y2O3–20% ZrO2, а також холодного компактування, високотемпературного спікання і механічно-термічної обробки формується аустенітна ДЗО-сталь з однорідним розподілом у матричній фазі оксидних виді- лень розміром ∼10 nm і об’ємною щільністю 7⋅1021 m–3. Виявили, що здебільш виділення мають кристалічну ґратку оксиду типу Y2(Ti1–хZrх)2O7. Включення цих оксидів ограновані і їм властива напівкогерентна межа поділу “матриця–виділен- ня”, яка може бути ефективним стоком для радіаційних дефектів. РЕЗЮМЕ. Изучено влияние механического легирования аустенитной стали 08Х18Н10Т нанопорошком оксида 80% Y2O3–20% ZrO2 на ее микроструктуру. Выявлено, что механичес- кое легирование, холодное компактирования и механико-термическая обработка заготовок приводят к формированию в стали выделений, основная масса которых имеет кристалличес- кую структуру оксидов типа Y2(Ti1–хZrх)2O7. Они обладают высокой плотностью (∼7⋅1021 m–3), имеет средний размер ∼10 nm и полукогерентные границы с аустенитной матрицей. SUMMARY. The effect of mechanical alloying of austenitic 08Х18Н10Т steel with oxide nanopowder 80% Y2O3–20% ZrO2 on its microstructure is studied. It is shown that mechanical alloying, cold compaction, deformation and mechanical heat treatment of billets lead to the for- mation of precipitates in steel, the majority of which have a crystal structure of Y2(Ti1–xZrx)2O7 oxide. Oxide particles have a high density (∼7⋅1021 m–3), with the average size of ∼10 nm and semi-coherent boundaries with austenitic matrix. 1. Бекман И. Н. Ядерная индустрия. – М.: МГУ, 2005. – 868 с. 2. Воеводин В. Н., Неклюдов И. М. Эволюция структурно-фазового состояния и радиаци- онная стойкость конструкционных материалов. – К.: Наук. думка, 2006. – 146 с. 3. Yvon P. and Carre F. Structural materials challenges for advanced reactor systems. – 2009. – 385. – P. 217–222. 4. Klimiankou M., Lindau R., and Moslang A. TEM characterization of structure and compo- sition of nanosized ODS particles in reduced activation ferritic-martensitic steels // JNM. – 2004. – 329–333. – P. 347–351. 5. Nanometer scale precipitation in ferritic MA/ODS alloy MA 957 / M. K. Miller, D. T. Ho- elzer, E. A. Kenik, K. F. Russell // JNM. – 2004. – 329–333. – P. 338–341. 6. Lee J. H. Development of oxide dispersion strengthened ferritic steels with and without aluminum // Front. Energy. – 2012. – 6(1). – P. 29–34. 7. Hsiung L. L., Fluss M. J., Kimura A. TEM сharacterization of nanoparticles in ODS steels deve- loped for radiation tolerance // Joint IAEA-EC topical meeting on development of new structural materials for advanced fission and fusion reactor systems. 5–9 October 2009, Barcelona, Spain. 8. Structure and properties of austenitic ODS steel 08Cr18Ni10Ti / А. N. Velikodnyi, V. N. Voye- vodin, 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 // PAST. – 2014. – 4(92). – P. 94–102. 9. Application of synchrotron radiation to analyze the precipitation in ODS materials before irradiation in Fe–9%Cr single grain of powder and consolidated Fe–18% Cr / J.-L. Béchade, D. Menut, M.-L. Lescoat, B. Sitaud, S. Schlutig, P. L. Solari, I. Llorens, H. Hermange, de Y. Carlan, J. Ribis, and L. Toualbi // J. Nucl. Mater. – 2012. – 428. – P. 183–191. 10. Kumar M., Raj I. A., and Pattabiraman R. Y2Zr2O7 (YZ)-pyrochlore based oxide as an elec- trolyte material for intermediate temperature solid oxide fuel cells (ITSOFCs)-Influence of Mn addition on YZ // Mater. Chem. Phys. – 2008. – 108(1). – P. 102–108. 11. Chinnappan R. Thermodynamic Stability of Oxide Phases of Fe–Cr based ODS Steels via Quantum Mechanical Calculations // Procedia Eng. – 2014. – 86. – P. 788–798. Одержано 20.07.2015

Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами системи Y₂O₃–ZrO₂

Institution

Ähnliche Einträge