Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К

Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К

Изучены характеристики прочности и пластичности образцов из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К. Показано, что предел текучести и предел прочности монотонно уменьшаются с ростом температуры при одновременном увеличении относительного удлинения исследованного материала. Исследование ползу...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Вопросы атомной науки и техники
Date:2005
Main Authors: Карасева, Е. В., Соколенко, В.И., Стародубов, Я.Д., Вахрушева, В.С., Дергач, Т.А.
Format: Article
Language:Russian
Published: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2005
Subjects:
Материалы реакторов на тепловых нейтронах
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80394
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:Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К / Е. В. Карасева, В.И. Соколенко, Я.Д. Стародубов, В.С. Вахрушева, Т.А. Дергач // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 94-97. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80394
record_format dspace
spelling Карасева, Е. В.
Соколенко, В.И.
Стародубов, Я.Д.
Вахрушева, В.С.
Дергач, Т.А.
2015-04-17T16:27:57Z
2015-04-17T16:27:57Z
2005
Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К / Е. В. Карасева, В.И. Соколенко, Я.Д. Стародубов, В.С. Вахрушева, Т.А. Дергач // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 94-97. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
1562-6016
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80394
620.18: 621.774: 621.039.53
Изучены характеристики прочности и пластичности образцов из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К. Показано, что предел текучести и предел прочности монотонно уменьшаются с ростом температуры при одновременном увеличении относительного удлинения исследованного материала. Исследование ползучести и проведенный термоактивационный анализ пластической деформации позволили сделать вывод об основных механизмах, контролирующих пластическое течение материала при различных температурах. Установлено, что при температурах 77…300 К термически активированное движение дислокаций контролируется в основном примесями и дислокациями леса. В области температур 300…400 К механизм деформации изменяется и определяющим становится механизм переползания и поперечного скольжения дислокаций. При температурах выше 400 К основную роль начинают играть атермические механизмы пластической деформации.
Вивчено характеристики міцності і пластичності зразків зі сплаву Zr1Nb у температурному інтервалі 77...650 К. Показано, що межа текучості і межа міцності монотонно зменшуються з ростом температури при одночасному збільшенні відносного подовження матеріалу що досліджувався. Дослідження повзучості і проведений термоактиваційний аналіз пластичної деформації дозволили зробити висновок про основні механізми, що контролюють пластичний плин матеріалу при різних температурах. Установлено, що при температурах 77...300 К термічно активований рух дислокацій контролюється в основному домішками і дислокаціями лісу. В області температур 300...400 К механізм деформації змінюється і визначальним стає механізм переповзання і поперечного ковзання дислокацій. При температурах вище 400 К основну роль починають грати атермічні механізми пластичної деформації.
Characteristics of strength and plasticity of samples from alloy Zr1Nb in a temperature interval 77... 650 К are investigated. It is shown, that the yield stress and the ultimate strength of the investigated material monotonously decrease at а simultaneous increase of relative elongation, when the testing temperature increases. The investigation of creep and carried out thermoactivation analysis of plastic deformation have allowed to draw a conclusion on the basic mechanisms controlling plastic flow of a material at various temperatures. It is established, that thermally activated movement of dislocations at temperatures 77…300 К is controlled basically by impurities and forest dislocations. In the temperature range from 300 К to 400 К the mechanism of deformation changes and a main mechanism is the creep over and cross sliding of dislocations. When the temperature is higher 400 К the basic role begin to play athermic mechanisms of plastic flow.
Работа выполнена в рамках Государственной программы фундаментальных и прикладных иссле­дований по проблемам использования ядерных ма­териалов и радиационных технологий в сфере разви­тия областей экономики
ru
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
Вопросы атомной науки и техники
Материалы реакторов на тепловых нейтронах
Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К
Механічні властивості і повзучість зразків з труб-оболонок твел зі сплаву Zr1Nb у температурному інтервалі 77…650 K
Mechanical properties and creep of cladding tubes samples from alloy Zr1Nb in a temperature interval 77 … 650 K
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К
spellingShingle Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К
Карасева, Е. В.
Соколенко, В.И.
Стародубов, Я.Д.
Вахрушева, В.С.
Дергач, Т.А.
Материалы реакторов на тепловых нейтронах
title_short Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К
title_full Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К
title_fullStr Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К
title_full_unstemmed Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К
title_sort механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава zr1nb в температурном интервале 77…650 к
author Карасева, Е. В.
Соколенко, В.И.
Стародубов, Я.Д.
Вахрушева, В.С.
Дергач, Т.А.
author_facet Карасева, Е. В.
Соколенко, В.И.
Стародубов, Я.Д.
Вахрушева, В.С.
Дергач, Т.А.
topic Материалы реакторов на тепловых нейтронах
topic_facet Материалы реакторов на тепловых нейтронах
publishDate 2005
language Russian
container_title Вопросы атомной науки и техники
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
format Article
title_alt Механічні властивості і повзучість зразків з труб-оболонок твел зі сплаву Zr1Nb у температурному інтервалі 77…650 K
Mechanical properties and creep of cladding tubes samples from alloy Zr1Nb in a temperature interval 77 … 650 K
description Изучены характеристики прочности и пластичности образцов из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К. Показано, что предел текучести и предел прочности монотонно уменьшаются с ростом температуры при одновременном увеличении относительного удлинения исследованного материала. Исследование ползучести и проведенный термоактивационный анализ пластической деформации позволили сделать вывод об основных механизмах, контролирующих пластическое течение материала при различных температурах. Установлено, что при температурах 77…300 К термически активированное движение дислокаций контролируется в основном примесями и дислокациями леса. В области температур 300…400 К механизм деформации изменяется и определяющим становится механизм переползания и поперечного скольжения дислокаций. При температурах выше 400 К основную роль начинают играть атермические механизмы пластической деформации. Вивчено характеристики міцності і пластичності зразків зі сплаву Zr1Nb у температурному інтервалі 77...650 К. Показано, що межа текучості і межа міцності монотонно зменшуються з ростом температури при одночасному збільшенні відносного подовження матеріалу що досліджувався. Дослідження повзучості і проведений термоактиваційний аналіз пластичної деформації дозволили зробити висновок про основні механізми, що контролюють пластичний плин матеріалу при різних температурах. Установлено, що при температурах 77...300 К термічно активований рух дислокацій контролюється в основному домішками і дислокаціями лісу. В області температур 300...400 К механізм деформації змінюється і визначальним стає механізм переповзання і поперечного ковзання дислокацій. При температурах вище 400 К основну роль починають грати атермічні механізми пластичної деформації. Characteristics of strength and plasticity of samples from alloy Zr1Nb in a temperature interval 77... 650 К are investigated. It is shown, that the yield stress and the ultimate strength of the investigated material monotonously decrease at а simultaneous increase of relative elongation, when the testing temperature increases. The investigation of creep and carried out thermoactivation analysis of plastic deformation have allowed to draw a conclusion on the basic mechanisms controlling plastic flow of a material at various temperatures. It is established, that thermally activated movement of dislocations at temperatures 77…300 К is controlled basically by impurities and forest dislocations. In the temperature range from 300 К to 400 К the mechanism of deformation changes and a main mechanism is the creep over and cross sliding of dislocations. When the temperature is higher 400 К the basic role begin to play athermic mechanisms of plastic flow.
issn 1562-6016
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80394
citation_txt Механические свойства и ползучесть образцов из труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К / Е. В. Карасева, В.И. Соколенко, Я.Д. Стародубов, В.С. Вахрушева, Т.А. Дергач // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 94-97. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT karasevaev mehaničeskiesvoistvaipolzučestʹobrazcoviztruboboločektvélizsplavazr1nbvtemperaturnomintervale77650k
AT sokolenkovi mehaničeskiesvoistvaipolzučestʹobrazcoviztruboboločektvélizsplavazr1nbvtemperaturnomintervale77650k
AT starodubovâd mehaničeskiesvoistvaipolzučestʹobrazcoviztruboboločektvélizsplavazr1nbvtemperaturnomintervale77650k
AT vahruševavs mehaničeskiesvoistvaipolzučestʹobrazcoviztruboboločektvélizsplavazr1nbvtemperaturnomintervale77650k
AT dergačta mehaničeskiesvoistvaipolzučestʹobrazcoviztruboboločektvélizsplavazr1nbvtemperaturnomintervale77650k
AT karasevaev mehaníčnívlastivostíípovzučístʹzrazkívztrubobolonoktvelzísplavuzr1nbutemperaturnomuíntervalí77650k
AT sokolenkovi mehaníčnívlastivostíípovzučístʹzrazkívztrubobolonoktvelzísplavuzr1nbutemperaturnomuíntervalí77650k
AT starodubovâd mehaníčnívlastivostíípovzučístʹzrazkívztrubobolonoktvelzísplavuzr1nbutemperaturnomuíntervalí77650k
AT vahruševavs mehaníčnívlastivostíípovzučístʹzrazkívztrubobolonoktvelzísplavuzr1nbutemperaturnomuíntervalí77650k
AT dergačta mehaníčnívlastivostíípovzučístʹzrazkívztrubobolonoktvelzísplavuzr1nbutemperaturnomuíntervalí77650k
AT karasevaev mechanicalpropertiesandcreepofcladdingtubessamplesfromalloyzr1nbinatemperatureinterval77650k
AT sokolenkovi mechanicalpropertiesandcreepofcladdingtubessamplesfromalloyzr1nbinatemperatureinterval77650k
AT starodubovâd mechanicalpropertiesandcreepofcladdingtubessamplesfromalloyzr1nbinatemperatureinterval77650k
AT vahruševavs mechanicalpropertiesandcreepofcladdingtubessamplesfromalloyzr1nbinatemperatureinterval77650k
AT dergačta mechanicalpropertiesandcreepofcladdingtubessamplesfromalloyzr1nbinatemperatureinterval77650k
first_indexed 2025-11-24T05:52:05Z
last_indexed 2025-11-24T05:52:05Z
_version_ 1850842893400408064
fulltext УДК 620.18: 621.774: 621.039.53 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПОЛЗУЧЕСТЬ ОБРАЗЦОВ ИЗ ТРУБ-ОБОЛОЧЕК ТВЭЛ ИЗ СПЛАВА Zr1Nb В ТЕМПЕРАТУРНОМ ИНТЕРВАЛЕ 77…650 К Е.В. Карасева, В.И.Соколенко, Я.Д. Стародубов, В.С. Вахрушева, Т.А. Дергач* ННЦ «Харьковский физико-технический институт», г. Харьков; *Государственный трубный институт им. Я.Е. Осады, г. Днепропетровск, Украина Изучены характеристики прочности и пластичности образцов из сплава Zr1Nb в температурном интерва­ ле 77…650 К. Показано, что предел текучести и предел прочности монотонно уменьшаются с ростом темпе­ ратуры при одновременном увеличении относительного удлинения исследованного материала. Исследова­ ние ползучести и проведенный термоактивационный анализ пластической деформации позволили сделать вывод об основных механизмах, контролирующих пластическое течение материала при различных темпера­ турах. Установлено, что при температурах 77…300 К термически активированное движение дислокаций контролируется в основном примесями и дислокациями леса. В области температур 300…400 К механизм деформации изменяется и определяющим становится механизм переползания и поперечного скольжения дислокаций. При температурах выше 400 К основную роль начинают играть атермические механизмы пла­ стической деформации. ВВЕДЕНИЕ Сплавы циркония широко применяются в ядер­ ной энергетике в качестве конструкционных матери­ алов оболочек твэл ядерных реакторов. Проблема разработки новых перспективных сплавов циркония обусловлена необходимостью повышения эксплуа­ тационных характеристик изделия для активной зоны реакторов. В соответствии с этими задачами представляет интерес изучение механических свойств сплава Zr1Nb украинского производства в условиях активного растяжения и ползучести, кото­ рые в ряде случаев определяют ресурс работо­ способности труб-оболочек твэл. МЕТОДИКА Образцы для исследований из сплава Zr1Nb с длиной рабочей части 20 мм и головками для захва­ тов вырезали из трубок опытной партии наружным и внутренним диаметром 9,15 и 7,72 мм соответ­ ственно, изготовленных на ОЗ ДТИ с заключитель­ ным отжигом в вакууме при 873 К в течение 3 ч и окончательной операцией правки. У полученных об­ разцов химической полировкой снимался поверх­ ностный слой толщиной 0,2 мм. Проведенные исследования [1] показали, что ми­ кроструктура готовых труб представлена равно­ осными зернами α-фазы диаметром 5…10 мкм в по­ перечнике с равномерно распределенной в ней дис­ персной β − ниобиевой фазой. Рентгеноструктурным анализом установлено наличие довольно сильной текстуры в металле готовых труб, которая парал­ лельна базисной плоскости кристаллов циркония, касательной к поверхности трубы. Изучение температурной зависимости механиче­ ских свойств (предела текучести σ0,2, предела проч­ ности σВ и относительного удлинения δ) образцов осуществляли в условиях одноосного растяжения со скоростью 10-3 с-1 в интервале температур 77… 650 К. Исследование ползучести образцов проводили в режиме ступенчатого нагружения в этой же области температур. Прирост напряжения на каждой ступе­ ни составлял 4…5 МПа, точность измерения удли­ нения 5∙10-5 см. Испытания всех образцов (кроме Т=77 К) проводили на воздухе. Эффективную энер­ гию активации Uэф и эффективный активационный объем Vэф определяли с помощью дифференциаль­ ной методики путем изменения температуры на 10 % или напряжения в процессе ползучести по до­ стижению скорости ε̇ = 2 10-6 с-1. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ На рис. 1 приведены температурные зависимости механических свойств предела текучести σ0,2, преде­ ла прочности σВ и относительного удлинения δ об­ разцов труб из сплава Zr1Nb. Видно, что во всём ис­ следованном интервале температур значения преде­ ла текучести и предела прочности уменьшаются с ростом температуры, что хорошо согласуется с представлениями термоактивационной модели пла­ стической деформации. Степень изменения отноше­ ний Δσ0,2/ΔΤ и ΔσB/ΔΤ с температурой примерно оди­ накова и уменьшается от ~2 МПа/К в области 77… 300 К до ~0,7 МПа/К в области 500…650 К. Подоб­ ный характер поведения указанных зависимостей свидетельствует об изменении механизма пластиче­ ской деформации по мере роста температуры, уве­ личении вклада атермической компоненты в дефор­ мирующие напряжения. Подтверждением этого слу­ жит характер зависимости относительного удлине­ ния от температуры. При повышении температуры _______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 94-97. 94 от 77 до 380 К наблюдается рост δ (примерно в 3 раза), в интервале 380…500 К зависимость более слабая, а при температурах выше 500 К относитель­ ное удлинение практически не изменяется. Рис.1. Температурная зависимость механических свойств: 1- предел текучести σ02; 2 – предел проч­ ности σВ; 3 – относительное удлинение δ На рис. 2 показаны зависимости деформации ползучести ε от времени испытания t при различных температурах, а на рис. 3,а и 3,б эти же данные пере­ строены в координатах ε – ŀnt и ε–t1/2. Рис. 2. Зависимость деформации ползучести ε от времени испытания t при различных температурах: 1 – 77; 2 –300; 3 –380; 4 – 480 К Как видно из рис. 3,а и 3,б, в отличие от класси­ ческих представлений о низкотемпературной ползу­ чести (T<0,2Tпл), при Т=77 и 300 К во всей области напряжений вплоть до разрыва образца развитие де­ формация ползучести ε со временем испытания t подчиняется логарифмическому закону (ε~αlnt) только в начале переходной стадии (при t<60 с), а затем наблюдается степенная зависимость деформа­ ции от времени ε~t1/2. В интервале температур 380… 650 К зависимость ε~t1/2 выполняется сразу после приложения нагрузки. Рис. 3. Данные рис. 2, перестроенные в координа­ тах: а - ε – lnt; б - ε – t1/2 Изменение закона затухания ползучести при низ­ ких температурах свидетельствует о наличии про­ цессов, существенно изменяющих характер разви­ тия деформации. Согласно литературным данным [2,3], логарифмическая ползучесть объясняется тер­ мически активированной подвижностью индивиду­ альных дислокаций в плоскости скольжения. Нару­ шения этого закона наблюдались при изменении ме­ ханизма движения дислокаций, например, при пере­ ползании или поперечном скольжении. При этом не­ выполнение логарифмического закона прослежива­ лось сразу же после приложения нагрузки, что в на­ шем случае и отмечается при Т>300 К. При темпера­ турах 77 и 300 К в течение 60 с реализуется лога­ рифмическая ползучесть, т.е. после нагружения раз­ виваются процессы пластической деформации и происходит соответствующее увеличение степени дефектности структуры. Однако пластическая де­ формация, обусловленная этим процессом, быстро исчерпывается; и при дальнейшей выдержке мате­ риала под нагрузкой ведущим становится другой процесс, обеспечивающий гораздо большую ско­ рость ползучести и, как следствие, изменение закона ползучести. Представляется, что в данном случае наблюде­ ние более высокой скорости ползучести на ранних стадиях деформирования вблизи предела текучести и в условиях низких температур является следстви­ ем наличия в материале внутренних остаточных напряжений. Как известно, остаточные напряжения первого рода в стенках труб возникают в процессе 95 изготовления [4]. Эпюра этих напряжений такова, что на внешней стенке наблюдается концентрация растягивающих напряжений, на внутренней – сжи­ мающих [5]. Однородная деформация растяжением в условиях ползучести приводит к локальным воз­ мущениям в поле напряжений I рода, что вызывает микросдвиговую деформацию, уменьшающую эти напряжения. Релаксация напряжений происходит также в результате термических флуктуаций, роль которых возрастает с повышением температуры. Для выяснения механизмов, ответственных за пластическое течение материала, был выполнен рас­ чет термоактивационных параметров – эффективной энергии активации Uэф и эффективного активаци­ онного объема Vэф в рамках термофлуктуационной модели пластической деформации. Величина пол­ ной энергии активации U0, необходимой для преодо­ ления барьера, согласно [6] определялась с помо­ щью соотношения U0=Uэф+Vэф τ*, где τ* – величина эффективного напряжения, соответствующего мо­ менту измерения Vэф. На рис. 4 приведена зависимость U0 от темпера­ туры испытания Т при σ=0,7σВ. Рис. 4. Зависимость полной энергии активации U0 от температуры при σ=0,7σВ Видно, что в области температур 77…380 К пол­ ная энергия активации увеличивается, а при даль­ нейшем росте температуры не изменяется. Учиты­ вая, что в данном случае движение дислокаций мо­ жет определяться преодолением нескольких типов барьеров, активационные параметры представляют собой некоторые усреднённые величины, характери­ зующие все типы препятствий, составляющих дан­ ный спектр. Тогда для большей определённости необходим анализ зависимостей U0 и Vэф от прило­ женного напряжения σ. Проведенные расчеты показывают, что U0 и Vэф уменьшаются с ростом приложенного напряжения и, следовательно, с увеличением степени дефектно­ сти кристаллической решётки в области температур Т=77…380 К. Характер зависимости активационных парамет­ ров от температуры и напряжения позволяет сделать вывод, что деформация ползучести сплава Zr1Nb контролируется несколькими типами препятствий, однако их спектр не остаётся постоянным и зависит от температуры испытания. Величина полной энергия активации U0=1,6 эВ, полученная в данной работе для Т=77 К, позволяет заключить, что при этой температуре преодоление барьеров Пайерлса-Набарро не определяет термоак­ тивированное движение дислокаций. C помощью соотношения V=bdl≈b2l (V=0,3∙1021см3 – активационный объём при Т=77 К; b=3,23∙108см – вектор Бюргерса; d – ширина барье­ ра) можно оценить длину дислокационного сегмента l, принимающего участие в элементарном акте скольжения. Расчет показывает, что l=3∙10-7 см. Сравним эту величину с расстоянием между барье­ рами, которые могут контролировать движение дис­ локаций при данной температуре. Суммарная концентрация примесей внедрения, которая может содержаться в сплаве, по данным ав­ торов работы [1] составляет c=0,267 мас. %. Среднее расстояние между точками закрепления дислокаци­ онной линии можно найти как ln≈bc-2/3 [7], что даёт величину ln≈1∙10-7 см. При расчёте расстояния меж­ ду дислокациями в зерне по формуле lr~N-1/2 (N=109 cм-2 – плотность дислокаций, характерная для отожженного поликристалла) получаем lr~105cм. Проведенные оценки позволяют заключить, что при Т=77 К скорость пластической деформации определяется в основном взаимодействием дислока­ ций с примесями, поскольку значение величины расстояния между точками закрепления дислокации на примесях ln наиболее близко к экспериментально определённой длине дислокационного сегмента l. Зависимость активационных параметров от прило­ женного напряжения говорит о том, что деформаци­ онные дефекты, в частности дислокации леса, также могут быть стопорами на пути движения скользя­ щих дислокаций. Такие же оценки параметров, характеризующих пластическое течение при 300 К, дают величину дислокационного сегмента, участвующего в пласти­ ческом течении, l=1,5∙10-6 см, т.е. промежуточное значение между значениями ln – расстоянием между точками закрепления на примесях и lr – расстоянием между дислокациями в зерне. Это может означать, что оба эти типа препятствий – и примеси и дисло­ кации – в равной мере ответственны за процесс пла­ стического течения при данной температуре. Рассчитаем среднюю длину пробега дислокаций до длительных остановок перед препятствиями L по формуле, приведенной в работе [8]: L=α2G2b/h2, где α≈1 – постоянная, зависящая от типа дислокации; G=42∙103 МПа – модуль сдвига (определен для дан­ ного материала методом измерения внутреннего трения); b – вектор Бюргерса; h – структурный пара­ метр материала, определённый экспериментально и при 300 К равный 325 МПа. В результате получаем величину L=5,3 мкм, а размер зерна составляет 3… 10 мкм. Это означает, что границы зерен являются теми стопорами, возле которых могут образовывать­ ся скопления дислокаций и которые они могут преодолеть с помощью термических флуктуаций. Таким образом, основными препятствиями, контролирующими термически активированное дви­ жение дислокаций в условиях деформации ползуче­ 96 сти при 300 К, являются примеси, деформационные дефекты (учитывая непостоянство U0 и Vэф с измене­ нием напряжения), а также границы зерен. Оценка средней длины пробега дислокаций при Т=380 К даёт величину L=11 мкм, полная энергия активации составляет U0=6 эВ. При этом, как отме­ чалось ранее, изменение деформации ползучести от времени испытания описывается степенным зако­ ном ε~t1/2. Отсюда можно сделать вывод, что при указанной температуре наблюдается изменение ме­ ханизма пластической деформации, т.е. пластиче­ ское течение может быть обусловлено, например, переползанием или поперечным скольжением дис­ локаций. При температурах выше 400 К определяющую роль в процессе развития пластической деформации начинают играть атермические механизмы. В этом случае дислокации преодолевают барьеры, препят­ ствующие их движению, в результате кинетической энергии, а не термофлуктуационным путём, и подобный анализ уже не применим. ВЫВОДЫ Изучены характеристики прочности и пластич­ ности образцов из сплава Zr1Nb в температурном интервале 77…650 К. Показано, что с ростом темпе­ ратуры испытания наблюдается монотонное сниже­ ние пределов текучести и прочности, а также од­ новременное увеличение относительного удлинения исследованного материала. С учётом структурных факторов, характеризую­ щих материал (уровень внутренних напряжений, размер зерна, плотность дислокаций, концентрация примесей внедрения), проанализированы основные механизмы, контролирующие пластическую дефор­ мацию при различных температурах. Установлено, что при температурах 77…300 К термически активированное движение дислокаций в плоскости скольжения контролируется в основном примесями и дислокациями леса. В области темпе­ ратур 300…400 К механизм деформации изменяет­ ся, и пластическое течение материала определяется переползанием и поперечным скольжением дисло­ каций. При температурах выше 400 К основную роль начинают играть атермические механизмы пла­ стической деформации. Работа выполнена в рамках Государственной программы фундаментальных и прикладных иссле­ дований по проблемам использования ядерных ма­ териалов и радиационных технологий в сфере разви­ тия областей экономики ЛИТЕРАТУРА 1.В.С. Вахрушева, Г.Д. Сухомлин, Т.А. Дергач. Комплексная оценка качества изготовленных в Украине первых опытных партий труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb //ВАНТ. Серия «Физика ра­ диационных повреждений и радиационное материа­ ловедение». 1999, в. 2(77), с. 27–32. 2.И.А. Гиндин, Я.Д. Стародубов. Ползучесть кри­ сталлических тел при низких температурах //Физи­ ческие процессы пластической деформации при низ­ ких температурах. Киев: «Наукова думка», 1974, с. 322–329. 3.Н.К. Нечволод. Ползучесть кристаллических тел при низких температурах. Киев: «Вища школа» 1980, 180 с. 4.Ю.Н. Книжников, П.А. Платонов, А.И. Ульянов. Учёт влияния остаточных напряжений на деформа­ цию ползучести канальных труб //Атомная энергия. 1985, т. 58, в. 1, с. 13–17. 5.А.А. Поздеев, Ю.И. Няшин, П.В. Трусов. Оста­ точные напряжения. М.: «Наука», 1982, 224 с. 6.А. Ивенс, Р. Роулингс. Термически активирован­ ные процессы в кристаллах. М.: «Мир», 1973, 208 с. 7.Ж. Фридель. Дислокации. М.: «Мир», 1967, 643 с. 8.И.Н. Христенко, И.И. Папиров, Г.Ф. Тихинский, В.М. Ажажа, П.Н. Вьюгов. Природа пластической деформации циркония: Препринт ХФТИ АН УССР, Харьков, 1976, 29 с. МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ І ПОВЗУЧІСТЬ ЗРАЗКІВ З ТРУБ-ОБОЛОНОК ТВЕЛ ЗІ СПЛАВУ Zr1Nb У ТЕМПЕРАТУРНОМУ ІНТЕРВАЛІ 77…650 K Є.В. Карасьова, В.І .Соколенко, Я.Д. Стародубов, В.С. Вахрушева, Т.О. Дергач Вивчено характеристики міцності і пластичності зразків зі сплаву Zr1Nb у температурному інтервалі 77...650 К. Показано, що межа текучості і межа міцності монотонно зменшуються з ростом температури при одночасному збільшенні відносного подовження матеріалу що досліджувався. Дослідження повзучості і проведений термоактиваційний аналіз пластичної деформа­ ції дозволили зробити висновок про основні механізми, що контролюють пластичний плин матеріалу при різних температурах. Установлено, що при температурах 77...300 К термічно активований рух дислокацій контролюється в основному домішками і дислокаціями лісу. В області температур 300...400 К механізм деформації змінюється і визначальним стає механізм переповзан­ ня і поперечного ковзання дислокацій. При температурах вище 400 К основну роль починають грати атермічні механізми пла­ стичної деформації. MECHANICAL PROPERTIES AND CREEP OF CLADDING TUBES SAMPLES FROM ALLOY ZR1NB IN A TEMPERATURE INTERVAL 77 … 650 K E.V. Karaseva, V.I. Sokolenko, Ya.D. Starodubov, V.S. Vakhrusheva, T.A. Dergach Characteristics of strength and plasticity of samples from alloy Zr1Nb in a temperature interval 77... 650 К are investigated. It is shown, that the yield stress and the ultimate strength of the investigated material monotonously decrease at а simultaneous increase of relative elongation, when the testing temperature increases. The investigation of creep and carried out thermoactivation analysis of plas­ tic deformation have allowed to draw a conclusion on the basic mechanisms controlling plastic flow of a material at various tempera­ tures. It is established, that thermally activated movement of dislocations at temperatures 77…300 К is controlled basically by impurities and forest dislocations. In the temperature range from 300 К to 400 К the mechanism of deformation changes and a main mechanism is 97 the creep over and cross sliding of dislocations. When the temperature is higher 400 К the basic role begin to play athermic mechanisms of plastic flow. 98

Similar Items