Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

доклад сунгуров 18.19.17

52 views

Published on

доклад сунгуров 18.19.17

Published in: Engineering
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

доклад сунгуров 18.19.17

  1. 1. РОЛЬ ДЕФЕКТОВ МИКРОСТРУКТУРЫ И ГАЗОВЫХ ПРИМЕСЕЙ В РАДИАЦИОННОМ УПРОЧНЕНИИ СТАЛИ SS316 Б.С. Сунгуров, Г.Д. Толстолуцкая, С.А. Карпов, Г.Н. Толмачева, И.Е. Копанец Институт физики твердого тела, материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ, Харьков, Украина b.sungurov@gmail.com ХΙΙI МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ «ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ» 18 октября – 20 октября 2017 г. г. Харьков, УКРАИНА
  2. 2. В нержавеющих сталях под действием быстрых частиц и излучений происходят сложные структурно-фазовые превращения, приводящие к существенному изменению и деградации их исходных свойств. Практически все эти явления связаны с протеканием процессов радиационного упрочнения – явления, развивающегося в материалах внутрикорпусных устройств реактора при длительной эксплуатации. Выяснение природы радиационного упрочнения позволяет установить характерные причины охрупчивания и пути его подавления. В настоящей работы исследована корреляция изменения механических свойств нержавеющей стали SS316 и ее микроструктуры после облучения пучками ионов гелия c энергией 30 и 1400 кэВ до доз ~ 1 смещение на атом (сна) при температуре 300 К. МОТИВАЦИЯ 2
  3. 3. Методики исследований 3  Облучение: ионы He+ c энергией 30 кэВ; ионы He+ c энергией 1.4 МэВ; плотность тока 2...10 мкА/см2; температура облучения 290 К.  Просвечивающая электронная микроскопия (ЭМ-125, JEM-100CX).  Наноиндентирование (Nanoindenter G200). Исходная структура стали после термической обработки при 1340К/0,5 ч.  Объект исследования: сталь SS316 Van de Graaff accelerator 17?analysing magnet Accelerator of Helium Ions 2-50 keV Accelerator of Hydrogen Ions 2-50 keV Chamber for irradiation and measurements using the nuclear reactions Ar+, 3He Van de Graaff accelerator 17° analysing magnet Accelerator of Helium Ions 2-50 keV Accelerator of Hydrogen Ions 2-50 keV Chamber for irradiation and measurements using the nuclear reactions Ar+, 3He
  4. 4. Модель Нікса – Гао – учет размерного эффекта Модель Касады – учет эффекта мягкой подложки Fusion Engineering and Design 86 (2011) 2658–2661 ISE SSE Эффект мягкой подложки Размерный эффект J. Mech. Phys. Solids. 1998, v. 46, N 3, p. 411-425. Н0 определяется как квадратный корень из значения, полученного при пересечении касательной к кривой Н2 = f (1/h) с осью Н2. Annu. Rev. Mater. Res. 2010. 40:271–92 Методики определения объемной (макроскопической) твердости Н0 4
  5. 5. 2 4 0 200 400 600 800 0 2 4 6 8 Òâåðäîñòü,ÃÏàÊîíöåíòðàöèÿ,àò.% Ãëóáèí à, í ì He + (30 êýÂ) 510 16 ñì -2 0.0 0.5 1.0 Ïîâðåæäåíèÿ,ñíà SRIM исходный облученный Наноиндентирование (НИ). Исходные данные и обработка Облучение 30 кэВ Не+, 0,7 сна, 5 ат.% Не Облучение 1400 кэВ Не+, 0,5 сна, 0 ат.% Не для 0-1700 нм Профили НИ, пробегов и сна Извлечение из данных НИ объемной (макроскопической) твердости Н0 1 2 3 4 5 0 500 1000 1500 2000 Твердость,ГПа Ряд1 Ряд3 облученный исходный 0 500 1000 1500 2000 0 2 4 6 8 0.0 0.5 1.0 1.5 Концентрация,ат% Глубина, нм Повреждения,сна Не+ (1400 кэВ) 8 1017 см-2 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 1/h, мкм -1 Н 2 ,ГПа 2 250нм500нм1000нм2000нм H0 = 4.2 ГПа H0 = 2.3 ГПа 1,4 МэВ Не+ , 0.5 сна необлучен 5 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 30 H0 = 2.4 ГПа He Исходный H 2 ,ГПа 2 1/h, мкм-1 H0 = 4.35 ГПа 050 нм70 нм100 нм180 нм500 нм
  6. 6. Пузырьки + петли Петли Упрочнение стали SS316 при облучении ионами гелия до 0.5 – 0.7 сна и концентрации 0 – 4 ат.% Структура стали после облучения 30 кэВ Не+, доза 51016 см-2 1400 кэВ Не+, доза 81017 см-2 Упрочняют дислокационные петли Условия облучения Доза, сна СНе, ат.% Н0, ГПа Н0, ГПа Н0обл/Н0необл необлученный – – 2.4 – 1 30 кэВ Не+ 0.7 5 4.35 1.95 1.81 необлученный – – 2.3 – 1 1400 Не+ 0.5 0 - 4 4.2 1.9 1.83 20 нм 150 нм 6
  7. 7. Определение вектора Бюргерса b (111) (311) (022) a/3[111] 1/3 -1 0 a/3[111] 1 -5/3 0 a/3[111] -1/3 -1/3 4/3 a/3[111] -1/3 -1 -4/3 b = а/3 [111] g=022 g  Определение вектора Бюргерса основано на исчезновении контраста при g·b=0.  Петли располагаются на плоскостях 111  Характерный контраст свидетельствует о наличии дефектов упаковки.  Большинство исследованных петель имеет вектор Бюргерса типа а/3<111> и являются петлями Франка. 150 nm 150 nm 150 nm 7
  8. 8. Влияние гелия и водорода на радиационное упрочнение нержавеющей стали SS 316 Н = Нc + A(dpa)p Hc = 2,5 ГПа, А= 1,18 и p = 0,17 Гелий и водород влияют на упрочнение при концентрациях >1 ат.%. Основным фактором упрочнения стали SS316 при облучении является формирование дислокационных петель Франка с дефектом упаковки. 0 5 10 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 dpa H,GPa Не (1 ат.%) Не (4 ат.%) Не (5 ат.%) Вісник ХНУ, серія «Фізика», вип. 3, 2015. c.66-70. Materials Science. 2016, Vol. 52, Issue 3, pp 377–384. D (0.8 aт.%) D (8 aт.%,) Упрочнение за счет петель Франка 8
  9. 9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Радиационное упрочнение стали SS316 возрастает в 1.8 раза после облучения до доз ~1 сна. Основной вклад в упрочнение стали вносит дислокационная структура. Консервативная природа петель Франка ограничивает скорость эволюции дислокационной микроструктуры, что в свою очередь обуславливает упрочнение стали.  Газовые примеси водород и гелий влияют на упрочнение при концентрациях > 1 ат.%. 9

×