К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий

В настоящей работе приведены и анализируются результаты собственных и известных из литературы данных по исследованию изменений структуры и физико-механических свойств облученных металлических поликристаллов, а также cristalls дается оценка влияния ЭДУ на радиационное упрочнение, охрупчивание и ползу...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Вопросы атомной науки и техники
Date:	2002
Main Authors:	Вотинов, С.Н., Максимкин, О.П.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2002
Subjects:	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80079
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий / С.Н. Вотинов, О.П. Максимкин // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 23-30. — Бібліогр.: 48 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860264939520786432
author	Вотинов, С.Н. Максимкин, О.П.
author_facet	Вотинов, С.Н. Максимкин, О.П.
citation_txt	К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий / С.Н. Вотинов, О.П. Максимкин // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 23-30. — Бібліогр.: 48 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Вопросы атомной науки и техники
description	В настоящей работе приведены и анализируются результаты собственных и известных из литературы данных по исследованию изменений структуры и физико-механических свойств облученных металлических поликристаллов, а также cristalls дается оценка влияния ЭДУ на радиационное упрочнение, охрупчивание и ползучесть. В даній работі приведені та аналізуються результати власних та відомих з літератури даних по досліджению змін структури та фізико-механічних властивостей опромінених металевих полікристалів, а також дається оцінка впливу ЕДУ на радиаційне зміцнення, крихкість та повзучість. The owners and famous from the literature results of investigation of structure modifications, physical and mechanical properties irradiated polycristals metall are shown and analysed. Also influence of the stacking fault energy on radiation hardening, radiation creep and radiation embrittlement are estimated.
first_indexed	2025-12-07T18:59:33Z
format	Article
fulltext	РАЗДЕЛ ВТОРОЙ ФИЗИКА РАДИАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ЯВЛЕНИЙ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ УДК 539.12.04 К ВОПРОСУ О РОЛИ ЭНЕРГИИ ДЕФЕКТА УПАКОВКИ В ИЗМЕНЕНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ РАДИАЦИОННОГО И ТЕРМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ С.Н.Вотинов, О.П.Максимкин Всесоюзный Институт неорганических материалов им. А.А.Бочвара, г.Москва, Рос- сия Институт ядерной физики НЯЦ РК, г.Алматы, Казахстан В даній работі приведені та аналізуються результати власних та відомих з літератури даних по досліджению змін структури та фізико-механічних властивостей опромінених металевих полікристалів, а також дається оцінка впливу ЕДУ на радиаційне зміцнення, крихкість та повзучість. В настоящей работе приведены и анализируются результаты собственных и известных из литературы данных по ис- следованию изменений структуры и физико-механических свойств облученных металлических поликристаллов, а также cristalls дается оценка влияния ЭДУ на радиационное упрочнение, охрупчивание и ползучесть. The owners and famous from the literature results of investigation of structure modifications, physical and mechanical prop- erties irradiated polycristals metall are shown and analysed. Also influence of the stacking fault energy on radiation hardening, radiation creep and radiation embrittlement are estimated. ВВЕДЕНИЕ Исследование особенностей изменений структу- ры и механических свойств материалов в результате облучения высокоэнергетическими частицами яв- ляется одной из основных задач радиационного ма- териаловедения, успешное решение которой опреде- ляется уровнем, достигнутым в изучении физиче- ских процессов, происходящих в облучаемых метал- лических материалах. Сложность в понимании этих процессов обусловлена многочисленными и, в основном, малоизученными структурными и фазо- выми превращениями, инициируемыми воздействи- ем радиации и приводящими к существенным изме- нениям физико-механических свойств металлов и сплавов. Известно, что облучение, как правило, повышает пределы текучести и прочности (радиационное упрочнение), вызывает увеличение скорости низко- температурной ползучести материалов и приводит к снижению пластичности (радиационное охрупчива- ние). В результате интенсивных исследований этих эффектов к настоящему времени накоплен значи- тельный фактический материал, однако, физическая природа и механизмы указанных явлений оконча- тельно не установлены, а теоретические представле- ния о них находятся в стадии развития. Тем не менее, можно утверждать, что особенно- сти и масштабы эффектов радиационного поврежде- ния во многом зависят от такой важной характери- стики кристаллов как энергия дефекта упаковки (ЭДУ) [1,2]. Об этом свидетельствуют, например, многочисленные данные, указывающие на связь ЭДУ и параметров макроскопических явлений в об- лученных металлических материалах (распухание [3], коррозионное растрескивание под напряжением [4] и т.д.). Наряду с тем при сравнении изменений структуры и свойств материалов, характеризующих- ся различной ЭДУ, не всегда строго учитываются связанные с этим особенности процессов, протекаю- щих как во время, так и после облучения. РАЗВИТИЕ МЕЖУЗЕЛЬНЫХ ДИСЛОКА- ЦИОННЫХ ПЕТЕЛЬ ПРИ ОТЖИГЕ ОБЛУЧЕННЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ С РАЗЛИЧНОЙ ЭНЕРГИЕЙ ДЕФЕКТА УПАКОВКИ Известно, что при определенных условиях облу- чения и пострадиационного отжига в структуре мно- гих металлов и сталей обнаруживают дислокацион- ные петли вакансионного и/или межузельного типа [4,5] (см. рис.1). Вопросы образования и развития петель к настоящему времени рассмотрены доста- ______________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.23-30. 23 точно подробно в связи с тем, что они тесно свя- заны с таким практически важным явлением, как ра- диационное распухание, во многом предопределяю- щим ресурс работы тепловыделяющих сборок ядер- ных реакторов. Поскольку при распухании большую роль игра- ют газообразные элементы, то вполне естественно, что значительное количество работ по изучению развития дислокационных петель выполнено на ма- териалах, содержащих имплантированный или трансмутантный гелий: молибдене, нержавеющих аустенитных сталях 0Х16Н15М3Б, 0Х16Н15М3Т [6- 9]. В частности, изучение дислокационной структу- ры стали 0Х16Н15МЗБ, облученной на циклотроне альфа-частицами (50 МэВ, 1⋅1017 ч/см2), показало, что практически все наблюдаемые петли имеют де- фект упаковки и представляют собой дислокацион- ные петли Франка межузельного типа с вектором Бюргерса а/3<111>, лежащие в плоскостях {111}, которые в отдельных случаях трансформируются в полные петли типа а/2 <110> по реакции типа а/3 [111] + а/6 [112] = а/2 [110]. Большое внимание уделялось также изучению кинетики развития дислокационных петель в про- цессе послерадиационного нагрева [6-9]. Установле- но, что после 1 ч отжига во всех исследованных ма- териалах (Мо, 0Х16Н15МЗБ, 0Х16Н15МЗТ) наблю- дается хорошо развитая петлевая структура. Показа- но [9], что в молибдене увеличение среднего разме- ра петель происходит по линейному от времени от- жига закону, и определена энергия активации этого процесса. Оказалось, что с увеличением времени от- жига колоколообразная кривая распределения пе- тель по размерам трансформируется: величина мак- симума уменьшается, а его положение смещается в сторону больших размеров. Из сказанного выше следует, что на температур- ный рост петель в металлических материалах, в пер- вую очередь, оказывают влияние такие факторы, как тип кристаллической решетки, содержание легиру- ющих добавок и примесей, а также, как можно ожи- дать, наличие дефектов упаковки и величина ЭДУ. В этой связи нами проведено сравнительное изуче- ние результатов кинетики роста дислокационных петель в некоторых металлах и сплавах, облученных и отожженных при сопоставимых условиях (время облучения и отжига, температура отжига, концен- трация гелия). Результаты анализа сведены в табл.1, в которой для каждого исследованного материала приведены также значения энергии дефекта упаков- ки. а б Рис. 1. а) дислокационные петли в имплантированной гелием (10-3 ат.%) и отожженной (973 К, 1 ч) ста- ли 0Х16Н15М3Т; б) ПЭМ-изображение микроструктуры ниобия, имплантированного гелием до концен- трации 1,3⋅10-2 ат.% и отожженного при 1273 , 1 ч (х52000) Таблица 1 Средний размер межузельных петель в имплантированных гелием и отожженных металлах и сталях с различной ЭДУ Материал Параметр Мо /9/ Nb /рис.1б/ 0Х16Н15МЗБ /8/ AISI 316 /11/ Диаметр петли, нм Концентрация гелия или флюенс Термообработка ЭДУ , мДж/м2 15 4,5⋅10-2 ат.% Не Т=1370 К, 1 ч ∼300 /2/ 40 1,3⋅10-2 ат.% Не Т=1270 К, 1 час ∼150 /12/ 70 1-10-2 ат.% Не Т=970 К, 1 ч ∼50 /13/ 150 3,2⋅1016 част/см2 Т=1020 К, 2 ч 20÷40 /14/ 24 24 10 nm 10 nm На основании данных, представленных в таблице 1, можно отметить, что при малых (1 ч) временах от- жига, проводимого при Т=0,5Тпл (Тпл – температура плавления в К), выполняется следующее условие: чем меньше энергия дефекта упаковки материала, тем больше средний диаметр межузельных петель. Заметим в этой связи, что согласно многочисленным данным, распухание реакторных материалов до определенных флюенсов тем существеннее, чем ниже ЭДУ [16]. РАДИАЦИОННОЕ УПРОЧНЕНИЕ МЕ- ТАЛЛОВ И СПЛАВОВ С РАЗЛИЧНОЙ ЭДУ Если предположить, что доминирующим меха- низмом низкотемпературной пластической дефор- мации облученных кристаллов является перемеще- ние дислокаций, то очевидно, что они будут испы- тывать затруднения при своем движении, «наталки- ваясь» на препятствия – радиационные дефекты. В зависимости от характеристик этих барьеров (при- рода, мощность и т.п.) могут различаться способы их преодоления: огибание, срыв, перерезание (моде- ли Зегера, Флейшера, Орована, Формена–Мейкина и др.) или переползание в параллельные атомные плоскости, свободные от дефектов. Последний случай наиболее наглядно де- монстрирует, что в данных условиях значительно сложнее перемещаться расщепленным дислокациям, переползание которых затруднено. Принимая это во внимание, следует ожидать, что эффект радиаци- онного упрочнения будет больше в кристаллах с расщепленными дислокациями, т.е. характеризую- щихся низкой ЭДУ. Подтверждением сказанному являются, например, результаты экспериментов, вы- полненных на железе и его сплавах с Co, Ni, Mn (ци- тируется в [2]). В то же время в некоторых работах [16] приведены данные, свидетельствующие о том, что величины прироста предела текучести чистых Cu, Ni и Al в результате облучения электронами и последующей целенаправленной механико-термиче- ской обработки (программное упрочнение) возрас- тают в соответствии с увеличением ЭДУ. Таким об- разом, на сегодняшний день нет общепризнанной точки зрения по данному вопросу. С целью преодоления указанных противоречий и получения дополнительной информации нами были выполнены эксперименты по облучению и последу- ющим механическим испытаниям ряда металлов технической чистоты: Cu, Ni, Nb, Ta, Mo [17–21]. При этом параметры облучения были выдержаны максимально идентичными: ампула с образцами на- ходилась в фиксированном месте вертикального ка- нала реактора ВВР-К, работавшего на постоянной мощности (10 МВт), температура облучения не пре- вышала 373 К. В результате экспериментов по ста- тическому растяжению при 290 К необлученных и облученных образцов установлено (см.рис.2), что, по крайней мере, до флюенса нейтронов 2⋅1019 н/см2 (E>0,1 МэВ) относительный прирост предела теку- чести уменьшается в соответствии с расположением исследованных металлов по возрастанию величины ЭДУ, − эффект относительного радиационного упрочнения максимален для Cu (γду=30 мДж/м2) и минимален для Mo (γду = 300 мДж/м2), т.е. ∆σт/σт ∼ γ ДУ − 1 . Качественно близкий результат был получен ра- нее в [22], где отмечается, что после облучения ме- таллы с ГЦК-решеткой (низкая ЭДУ) упрочнялись больше, чем металлы с ОЦК-решеткой (высокая ЭДУ). Что же касается упомянутых выше данных по программному упрочнению [16], то причина расхо- ждения этих результатов с нашими заключается ско- рее всего в том, что в данной работе облучение про- водили при сравнительно низких температурах, а последующее деформирование металлов – при вы- соких, когда становятся подвижными точечные де- фекты. Это привело, по-видимому, к усилению взаи- модействия точечных дефектов с расщепленными дислокациями, и, как следствие, наблюдалось явле- ние, схожее по своей природе с радиационноотжиго- вым упрочнением. Поскольку это взаимодействие, как правило, тем больше, чем больше ЭДУ, то и по- лученный результат, с одной стороны, отличается от нашего, а с другой, – также свидетельствует о важ- ной роли ЭДУ в подобных экспериментах. Рис.2. Относительное радиационное упрочне- ние металлов с различной энергиейдефекта упаковки (мДж/м2). Данные по ЭДУ приведены согласно [2,12] Анализируя имеющиеся экспериментальные дан- ные, мы пришли к выводу, что сравнивать эффекты радиационного упрочнения металлов и сплавов кор- ректнее не по пределу текучести, а по напряжению течения σм, соответствующего началу наиболее про- тяженной стадии пластической деформации, харак- теризующейся максимальным значением показателя деформационного упрочнения n=lgσ/lgε [23]. Со- гласно нашим данным [24] nmax≈0,3 для нержавею- щей стали 12Х18Н10Т. Это связано с тем, что влия- 25 γ γ=100 γ=150 γ=210 γ=300 ние ЭДУ на величину предела текучести не столь велико, как на значение σм, поскольку именно к тому моменту деформации, когда в кристалле будут исчерпаны возможности простого перемещения дис- локаций и начнется процесс их накопления с после- дующим перераспределением и образованием ячеек, способность дислокаций переползать (определяе- мая, в частности, степенью их расщепленности) должна сыграть большую роль. При этом можно ожидать, что уровень изменения величины σм вы- явится более эффектно, чем степень радиационного упрочнения, найденная на пределе текучести. РАДИАЦИОННОЕ ОХРУПЧИВАНИЕ Одной из наиболее важных проблем радиаци- онного материаловедения является охрупчивание – существенное снижение пластичности металлов и сплавов под воздействием одновременно потока вы- сокоэнергетичных частиц, температуры и напряже- ний. В ряде случаев успешная борьба с охрупчива- нием затрудняется тем, что технологические меро- приятия, направленные на повышение пластично- сти, влекут за собой ряд непредсказуемых и отрица- тельных воздействий на другие свойства облучае- мых материалов, например, ядерно-физические и коррозионные свойства, свариваемость и т.д. На основании анализа большого числа экспери- ментальных результатов – собственных [25,26], и известных из литературы [27,28], можно утвер- ждать, что существуют три отчетливо выраженные температурные области изменения характеристик прочности и пластичности аустенитных нержавею- щих сталей и сплавов, которые схематично показа- ны на рис.3. Видно, что относительное равномерное удлинение материалов с ГЦК-решеткой уменьшает- ся в первой и третьей областях, тогда как во второй практически не изменяется. Причем такое поведе- ние свойственно как необлученным, так и облучен- ным материалам, аустенитным сталям и сплавам. Установлено также, что в каждой из трех наблю- даемых температурных областей существенно раз- личается вид диаграмм растяжения (I – гладкие, с высоким значением показателя деформационного упрочнения n, II – зубчатые, с различной формой, частотой и амплитудой зубцов, III – гладкие, с низ- ким значением n, но более продолжительным ниспа- дающим участком сосредоточенной деформации) и характер разрушения материала (I – внутризеренное, с образованием шейки, III – межзеренное, без лока- лизации деформации, II – смешанное). Ход температурного изменения характеристик пластичности, а также различный вид кривых тече- ния и характера разрушения свидетельствуют, в частности, о том, что при низких и высоких темпе- ратурах механизмы деформации аустенитных спла- вов различаются. Так, в первой и во второй темпера- турных областях на схеме, приведенной на рис.3, превалирующими являются внутризеренные меха- низмы (I–двойникование, мартенсито-образование и сколь-жение дислокаций, II – скольжение и перепол- зание дислокаций), а в третьей области – межзерен- ное смещение (III – проскальзывание и повороты кристаллитов, сопровождаемые процессами рекри- сталлизации) [26,27]. Если эффект охрупчивания оценивать величиной ∆ = (εк – εо) ⋅ ε 0 1− , где ε0 и εк – характеристики пла- стичности (относительная деформация) материала до и после облучения соответственно, то обсчет экс- периментальных данных, проведенных для различ- ных сталей и сплавов, свидетельствует, что по абсо- лютной величине ∆ сравнительно высока в первой, минимальна во второй и максимальна в третьей об- ласти (см.табл.2). В соответствии с этим результа- том, а также с учетом температуры облучения раз- личают низкотемпературное и высокотемператур- ное радиационное охрупчивание. Исходя из вышеизложенного, представляется ра- зумным проблему охрупчивания аустенитных не- ржавеющих сталей и сплавов рассматривать как комплексную задачу, имеющую специфические осо- бенности в каждой из обозначенных на схеме темпе- ратурных областей. В то же время есть веские осно- вания полагать, что во всех трех исследованных диапазонах температур большую роль в становле- нии пластичности играет энергия дефекта упаковки материала. Так, на основании выявленных законо- мерностей изменения механических свойств и пара- метров мартенситного γ→α′ (γ→ε→α’) перехода в нержавеющих сталях с низкой ЭДУ, мы пришли к выводу [31–34], что изменение пластичности в обла- сти 250…420 К связано, в основном, с изменением склонности материалов, облученных нейтронами и альфа-частицами, к мартенситному превращению при деформации. Или, другими словами, поскольку вероятность образования деформационного α′–мар- тенсита увеличивается с ростом расщепления дисло- кации, роль ЭДУ в формировании низкотемператур- ных пластических свойств аустенитных метаста- бильных сталей становится все более существенной с понижением температуры. В этом случае мартен- ситное превращение играет двоякую роль: с одной стороны, оно выступает как механизм релаксации напряжений, а с другой, при достаточном количе- стве α′-фазы, обеспечивает необходимое упрочне- ние мест сосредоточенного течения в стальном об- разце и в итоге поддерживает деформацию однород- ной в пределах его рабочей длины [35]. С ростом температуры ЭДУ аустенитных сталей возрастает [36], и в промежуточном температурном интервале II ее величина становится больше, чем в области I (см.рис.3). Это приводит к тому, что суще- ственную роль в определении пластических свойств при температурах (0,15…0,5) Тпл начинает играть динамическое деформационное старение, обуслов- ленное взаимодействием подвижных дислокаций с примесными и легирующими атомами. Многочис- ленными исследованиями установлено, что увеличе- ние значений ЭДУ с ростом температуры приводит к усилению взаимодействия точечных дефектов с подвижными дислокациями и, как следствие, к из- менению прочностных и пластических свойств об- лученных материалов. Рис.3. Три температурные области изменения пластичности аустенитных нержавеющих ста- лей и сплавов (схема). 1, 2 – метастабильная сталь типа 12Х18Н10Т в облученном и необлучен- ном состоянии соответственно, 3 – стабильная аустенитная сталь Х16Н15МЗБ, 4 – высокони- келевый сплав Х20Н45М4БРЦ. (а, б, в – диаграммы растяжения). Для стали 12Х18Н10Т темпера- туры начала и конца указанных областей составляют соответственно I – 290…470, II – 470…870, III – 870…1170 К Таблица 2 Изменение пластических свойств аустенитных сталей и сплавов в интервале температур 290…1170 К № № Материал, химический состав Термообработка, ско- рость растяжения, состояние материала Харак- те-ри- стика пла- стич- ности, % Относительное уменьшение пла- стичности (%) в области темпера- тур (К) 290…470 470…870 870…1170 Ис- точ- ник 1 . 12Х18Н10Т 1150°С, 1 ч., 1,6 м/мин, необл. δр=43 49 20 – Облуч. (2⋅1020 н/см2) δр=32 38 0 – [26] 2 . Х16Н15М3 Б 1150°С, 1,5 ч., охл. в воде, необл. δр=55 30 0 60 Облуч. (Тобл.=100°С, 5⋅ 1020 н/см2) δр=30 25 -70 68 [28] 3. 0Х18Н19 1100°С, 1⋅10-2…3,5⋅10-4 с-1 δр=55 36 0 65 4. 0Х17Н13М2 1100°С, 1⋅10-2…3,5⋅10-4 с-1, необл. δр=40 16 0 70 [29] 5. Х20Н45М4Б 1050°С, 1 ч., необл. δр=52 5 0 -70 Облуч. (1,6⋅1021 н/см2) δр=35 0 0 50 /30] . Для этих условий актуальным становится изуче- ние эффекта Портевена–Ле Шателье (определение параметров деформационных полос, классификация зубчатости и т.п.), а также закономерностей упроч- нения с одновременным контролем за изменением структуры и элементного состава в зоне локализа- ции деформации и разрушения образцов необлучен- ных и облученных металлических материалов с раз- личной ЭДУ [37-40]. Отметим, что при ДДС характеристики пластич- ности ГЦК-кристаллов остаются практически неиз- менными в отличие от ОЦК-кристаллов, т.е. эффек- 27 та радиационного охрупчивания аустенитных сталей и сплавов в температурной области II, как правило, не наблюдается. Можно ожидать, что роль ЭДУ будет также зна- чительной в диапазоне температур, соответствую- щих области III на схеме 3, где большую роль игра- ют процессы пластической деформации, связанные с границами зерен. РАДИАЦИОННАЯ ПОЛЗУЧЕСТЬ Ускорение ползучести металлов и сплавов под облучением является практически важным эффек- том, приводящим к нежелательным изменениям раз- меров и формы деталей и узлов атомного реактора, что может иметь катастрофические последствия. В этой связи оправдан пристальный интерес к этой проблеме (см., например, [10,41]). Согласно результатам целого ряда исследований реакторной ползучести металлов и сплавов [42-44] выполняется условие ε ∼γду, т.е. скорость ползуче- сти тем выше, чем больше ЭДУ. С учетом соотно- шения ∆σт/σт ∼ γ ДУ 1− , полученного выше, имеем ε ∼ (∆ σт/σт)-1. К такому же выводу можно придти, ана- лизируя экспериментальные данные, приведенные в [45,46], из которых следует, что при сопоставимых условиях испытания (σ/σт ≈ 0,75; Т/Тпл ≈ 0,45) ско- рость радиационной ползучести алюминия (41,7⋅10-3 ч-1) в несколько раз выше, чем у меди (15,4⋅10-3 ч-1), для которой ЭДУ в 5 раз меньше, чем у алюминия. Вместе с тем, сами авторы работ [45-47], рассматривая этот вопрос с позиций разрабатывае- мых ими представлений о корреляции изменений скорости радиационной ползучести и предела теку- чести, считают, что полученные результаты являют- ся следствием того, что σт (Al) < σт (Cu), и, обобщая, приходят к выводу, что ε ∼σ т В− , где В – const (В>0). Это соотношение, на первый взгляд, не вызывает со- мнения, т.к. отражает то обстоятельство, что более прочный на старте материал будет меньше дефор- мироваться в процессе ползучести. Однако это было бы безоговорочно лишь в том случае, если структу- ра и прочность материала под воздействием облуче- ния не изменялись. Между тем многочисленные экс- перименты показывают иное: скорость ползучести есть характеристика процесса деформации, и она определяется непрерывно эволюционизирую-щей под облучением структурой (см.обзор [48]). С дру- гой стороны, предел текучести есть характеристика состояния (определяется исходной структурой), и, очевидно, что величина σт при длительном облуче- нии в условиях ползучести, по крайней мере, не уменьшается. В таком случае следует ожидать, что скорость радиационной ползучести будет зависеть, пре- имущественно, от эффективности упрочнения ма- териала: чем прочнее становится материал, тем меньше он ″ползет″, т.е. должно выполняться условие: ε ∼∆σ Т 1− . Может даже оказаться так, что менее прочный на старте материал под воздействи- ем излучения будет упрочняться интенсивнее, и аб- солютное значение σт его станет больше, чем у бо- лее прочного до испытания материала. Таким об- разом, по нашему мнению, существенную роль в определении скорости радиационной ползучести иг- рает не столько абсолютное начальное значение предела текучести, как величина радиационного упрочнения или, в случае сравнения с другими мате- риалами, – относительная величина упрочнения ∆σт/ σт. Поскольку выше было показано, что изменение ∆ σт/σт с ростом флюенса тем больше, чем меньше ЭДУ, то из этого следует, что ε ∼ γду. На наш взгляд, контрольным экспериментом для определения, какое из соотношений ε ∼σ Т 1− или ε ∼ (∆ σт/σт)-1 ∼ γду является наиболее правиль- ным, мог бы послужить такой, где сравниваются между собой два металлических материала А и В, для которых выполняются условия: σА > σВ, но в то же время ЭДУА > ЭДУВ или σА < σВ, ЭДУА < ЭДУВ. Этими парами материалов могли бы быть, например, медь-никель, или медь-золото и т.п. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, изучая рассмотренные выше радиационные эффекты – упрочнение, охрупчива- ние, ползучесть – следует помнить о том, что в их основе лежит, в основном, взаимодействие двух микрообъектов – движущейся дислокации и пре- пятствий на ее пути. В этой связи можно утвер- ждать, что при анализе этих эффектов необходи- мо учитывать не только характеристики препят- ствий – дефектов кристаллической решетки (мощ- ность, распределение и т.п.), но и, в неменьшей степени, параметры самой дислокации, такие как ее расщепленность, контролируемую величиной ЭДУ. Дефекты упаковки и величина их энергии иг- рают большую роль также и в формировании тон- кой структуры при отжиге облученных металли- ческих материалов. ЛИТЕРАТУРА 1.А.Н.Орлов. Введение в теорию дефектов в кри- сталлах. М., Высшая школа, 1983, 144 с. 2.Я.Д.Вишняков. Дефекты упаковки в кристалличе- ской структуре. М., Металлургия, 1970, 216 с. 3.В.С.Хмелевская, В.Г.Малынкин, В.Н.Быков., Ю.В Желтов, А.И Иванов. Влияние энергии дефектов упаковки на процессы, происходящие в материалах при облучении. //ВАНТ, серия: Физика радиацион- ных повреждений и радиационное материаловеде- ние, 1988, вып. 1(43), 1–80, стр.29–36. 4.В.Ф.Зеленский, И.М.Неклюдов, Т.П.Черняева Ра- диационные дефекты и распухание металлов, Киев, “Наукова думка”, 1988, 293с. 5.Ю.В.Конобеев. Радиационные дефекты в метал- лах. /В сб. Моделирование на ЭВМ дефектов в кри- сталлах. Ленинград, 1979, стр. 40–75. 6.Ш.Ш Ибрагимов., В.Ф Реутов. Проблемы поведе- ния гелия в металлах. /В сб.: Радиационные дефек- ты в металлах, Алма–Ата, 1988, Наука, стр. 3–24. 7.Г.Т Ждан., Б.М Сукуров., Б.Д. Уткелбаев Особен- ности влияния гелия на процесс старения стали 0Х16Н15МЗБ. //Атомная энергия, 1990, №5, стр. 294–297. 8.В.Ф.Реутов, Б.Д.Уткелбаев., С.П.Вагин., Г.Т.- Ждан. Термическая стабильность дислокационных петель и формирование мелкодисперсных фаз в ста- ли 0Х16Н15МЗБ, легированной гелием. //Атомная энергия, 1990, т.69, №3, стр. 140–142. 9.Ш.Ш.Ибрагимов, В.Ф.Реутов, Г.Т.Ждан. Развитие дислокационных петель в Мо, легированном гелием, в процессе послерадиационного отжига. /В сб.: Ра- диационные эффекты в металлах и сплавах, Алма– Ата, Изд–во «Наука», 1985, стр. 20–28. 10.С.Н.Вотинов, В.И.Прохоров, З.Е.Островский. Облученные нержавеющие стали. М., Наука, 1987, с.127. 11.K Shiraishi. and K Fucai. //Journal of Nuclear Mate- rial, v.117 (1983), p.134-142. 12.В.Н Трефилов., С.А Фирстов. /В кн.: «Металло- физика», вып.35, Киев, «Наукова Думка», 1971, с.11-34. 13.Ю.В.Конобеев, С.И.Руднев. Оценка ЭДУ петель Франка в нержавеющей аустенитной стали 0Х16Н15М3Б.//Атомная энергия, 1982, т.53, №2, с.107-108. 14.G.P.Sanderson. and D.T.Llewellyn. Mechanical properties of standard austenitic stainless steels in the temperature range –196 to +800°C. //J.Iron.Steel In- st.,1969,v.207,pp.1129-1140. 15.А.М.Шалаев Радиационно–стимулированные процессы в металлах “Энергоатомиздат”, 1988, с.175. 16.И.А.Гиндин, И.М.Неклюдов и др. Исследование влияния облучения высокоэнергетичными электро- нами (250 МэВ) на структуру и свойства алюминия. //Вопросы Атомной науки и техники, серия: «Физи- ка радиационных повреждений и радиационное ма- териаловедение», Вып. 1(1), Харьков, 1974, стр. 71– 73. 17.Ш.Ш.Ибрагимов, О..П..Максимкин, Ш.Б.Ши-га- наков, Х.Г.Кадыров. Влияние размера зерна на ра- диационное упрочнение и охрупчивание меди. /В сб. Радиационные эффекты в металлах и сплавах, Наука, Алма–Ата, 1985, c. 108–112. 18.О.П.Максимкин., Ш.Б.Шиганаков. К вопросу о роли границ зерен и упрочнении и высокотемпера- турном охрупчивании облученных металлических материалов. Препринт ИЯФ АН КазССР, 1–86, Алма–Ата, 1986, 35 с. 19.О.П.Максимкин. Упрочнение облученного ней- тронами ниобия в процессе отжига дефектов. //Изве- стия АН КазССР, сер.:«Физ.-мат.»,1994,№ 6,с.27– 31. 20.О.П.Максимкин Радиационное и радиационноот- жиговое упрочнение тантала. //ФММ, т. 80, № 5, 1995, стр. 165–168. 21.Ш.Ш.Ибрагимов., О.П.Максимкин, А.С.Добро- вольский Радиационно-отжиговое упрочнение облу- ченных нейтронами молибдена и ниобия и III стадия возврата. /В кн. Радиационные дефекты в метал- лах, Алма–Ата, 1981, с. 189–194. 22.Л.Н.Быстров, Л.Н.Иванов. Действие излучений на металлические материалы. //Физика и химия об- работки материалов, 1976, № 1, стр. 17–26. 23.Л.Д.Соколов. Сопротивление материалов пла- стической деформации. Гос. научн.-техн. изд-во ли- тературы по черной и цветной металлургии, М., 1963. 24.О.П.Максимкин, И.В.Астафьев, М.Ж.Сакбаев. Построение диаграмм структурных состояний де- формируемой облученной нержавеющей стали 12Х18Н10Т. //Известия МН-АН РК, 1997, № 6, с.3- 11. 25.В.Д.Балашов, С.Н.Вотинов, П.ПГринчук. и др. Роль реакторного облучения в высокотемператур- ной хрупкости сталей. Доклад IAEA-SM-120/D-8, Vienna, 1969, v.1, p.429-459. 26.Ш.Ш.Ибрагимов, О.П.Максимкин. Пластичность облученной стали 12Х18Н10Т в области температур 293-823 К. //Извести АН КазССР, 1987, №6, с.6-9. 27.Sh.Sh.Ibragimov, O.P.Maksimkin, Sh.B. Shi- ganakov. Grain boundary deformation in nickel irradiat- ed by α–particles. //Phys. Status Sol. (a), v. 75, 1983, p. 55–58. 28.В.Д.Балашов, С.Н.Вотинов, В.И.Прохоров. Влия- ние облучения на механические свойства ГЦК-спла- вов системы Fe-Cr-Ni. //Препринт НИИАР П–79, 1970. 29.Л.Э.Альмейда, С.Н.Монтейро. Значение динами- ческого деформационного старения в аустенитной нержавеющей стали. //Перевод А–36347, ГПНТБ из сборника "Proceeding of International Conference on Mechanical Behaviour of Materials", 2 nd Boston, 1976, Proceeding p.p. 1697–701. 30.А.М.Паршин, В.Д.Ярошевич, А.И.Лапин. Дефор- мационная способность и склонность к хрупкости аустенитных хромоникелевых сплавов при нейтрон- ном облучении. /В кн. "Структура, прочность и пластичность сталей и сплавов", труды ЛПН, №379, с. 13–20. 31.О.П.Максимкин, Ш.Б.Шиганаков и др. Исследо- вание зернограничного проскальзывания в никеле и в стали 12Х18Н10Т, облученных нейтронами и α– частицами. //Изв. АН Каз.ССР, сер.: «Физ.–мат.», 1985, № 6, с.18–23. 32.Ш.Ш.Ибрагимов, О.П.Максимкин, Д.Х.Садва-ка- сов Мартенситное превращение и механические свойства стали 12Х18Н10Т, облученной нейтрона- ми. //ФММ, 1990, №7, с.199–201. 33.О.П.Максимкин, Д.Х.Садвакасов. Влияние ско- рости деформации на мартенситное превращение в облученной нейтронами стали. //ФММ, 1991, №9, с.202–205. 34.О.П.Максимкин, Д.Х.Садвакасов. Влияние тем- пературы деформации и отжига на мартенситное превращение в облученной нейтронами стали.//ФММ,1992,№5,с.136–139. 29 35.O.P.Maksimkin. and O.V.Tivanova. The characteris- tics of Strength and Ductility for Neutron-Irradiation Metals and Alloys. /In “Effects of Radiation on Materi- als” (20-th International Symposium) ASNM 100 Barr Harbor Drive P.O. Box C 700 West Conshohocken, PA 19428-2959, pp.343-355. 36.Ю.Н.Петров. Дефекты и бездиффузионное превращение в стали. Киев, //Наукова Думка, 1972. 37.О.П.Максимкин, М.Ж.Сакбаев. Процессы старе- ния в облученной нейтронами стали 12Х18Н10Т. //Металлофизика, 1993, т.15, №7, с.13-19. 38.И.В.Астафьев, О.П.Максимкин, М.Ж.Сакбаев. Эффект Портевена-Ле-Шателье в стали 12Х18Н10Т, облученной нейтронами. //Проблемы прочности, 1994, №12, с.52–56. 39.И.В.Астафьев, О.П.Максимкин, М.Ж.Сакбаев. Термические эффекты и энергия запа-сания в про- цессе прерывистого течения. //Проблемы прочно- сти, 1994, № 11, стр.26–29. 40.. O.P.Maksimkin, M.N.Gusev, O.V.Tivanova, E.A..Tkachenko. Some features of fracture and defor- mation localization in irradiated metallic polycrystals Abstract of 10-th International Conference on fracture, OAHU, 2-6 December 2001, p.60. 41.М.Д.Абрамович, С.Н.Вотинов, А.Г.Иолту- ховский Радиационное материаловедение на АЭС. М., Энергоатомиздат, 1984, 134с. 42.Л.Д.Соколов, Ю.В.Желтов. О связи ползучести и радиационного распухания металлов с энергией де- фектов упаковки. //Изв. АН СССР, сер. Металлы, 1977, № 6, стр.115–117. 43.Ю.В.Желтов, И.Г.Малышев, Л.В.Соколов. О кор- реляции скорости радиационной ползучести метал- лов с энергией дефекта упаковки. //Изв. АН СССР, сер. Металлы, 1980, № 3, стр. 177–179. 44.T.L Reiley. On the stackind fault energy depen- dence of irradiation creep. //Sсripta Met., 1981, v.15, N 3, p. 313–317. 45.С.К.Кусаинов. Исследование радиационной пол- зучести алюминия и урана. Автореферат диссерта- ции на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук, Алма-Ата, 1984. 46.Е.В.Чумаков. Ползучесть поликристаллической меди при реакторном облучении. Авто-реферат дис- сертации на соискание ученой степени канд. физ.- мат. наук, Алма-Ата, 1987г. 47.Д.В.Камшилин Исследование корреляции между скоростью ползучести и пределом текучести облу- чаемых металлических материалов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук, Алма-Ата, 1991. 48.Е.Н.Логунцев, В.А.Сафонов, С.Н.Тюменцев, А.В.Козлов, В.Н.Налесник. Дислокационная струк- тура, развивающаяся в процессе радиационной пол- зучести. //ФММ, 1984г., т.57, №4, с.802–807. Раздел второй Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействия Развитие межузельных дислокационных петель при отжиге облученных металлов и сплавов с различной энергией дефекта упаковки Радиационное упрочнение металлов и сплавов с различной ЭДУ Радиационное охрупчивание Радиационная ползучесть Заключение Литература
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80079
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1562-6016
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T18:59:33Z
publishDate	2002
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format	dspace
spelling	Вотинов, С.Н. Максимкин, О.П. 2015-04-11T16:32:55Z 2015-04-11T16:32:55Z 2002 К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий / С.Н. Вотинов, О.П. Максимкин // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 23-30. — Бібліогр.: 48 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80079 539.12.04 В настоящей работе приведены и анализируются результаты собственных и известных из литературы данных по исследованию изменений структуры и физико-механических свойств облученных металлических поликристаллов, а также cristalls дается оценка влияния ЭДУ на радиационное упрочнение, охрупчивание и ползучесть. В даній работі приведені та аналізуються результати власних та відомих з літератури даних по досліджению змін структури та фізико-механічних властивостей опромінених металевих полікристалів, а також дається оцінка впливу ЕДУ на радиаційне зміцнення, крихкість та повзучість. The owners and famous from the literature results of investigation of structure modifications, physical and mechanical properties irradiated polycristals metall are shown and analysed. Also influence of the stacking fault energy on radiation hardening, radiation creep and radiation embrittlement are estimated. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий Article published earlier
spellingShingle	К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий Вотинов, С.Н. Максимкин, О.П. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
title	К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий
title_full	К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий
title_fullStr	К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий
title_full_unstemmed	К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий
title_short	К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий
title_sort	к вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий
topic	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
topic_facet	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80079
work_keys_str_mv	AT votinovsn kvoprosuoroliénergiidefektaupakovkivizmeneniistrukturyisvoistvmetallovisplavovvrezulʹtateradiacionnogoitermičeskogovozdeistvii AT maksimkinop kvoprosuoroliénergiidefektaupakovkivizmeneniistrukturyisvoistvmetallovisplavovvrezulʹtateradiacionnogoitermičeskogovozdeistvii

К вопросу о роли энергии дефекта упаковки в изменении структуры и свойств металлов и сплавов в результате радиационного и термического воздействий

Institution

Similar Items