Особенности перестройки ДУО сталей с различной наноструктурой при облучении
С. В. Рогожкин, А. А. Хомич, А. А. Никитин, А. А. Богачев, А. В. Клауз,
П. А. Федин, К. Е. Прянишников, Т. В. Кулевой, А. А. Лукьянчук,
О. А. Разницын, А. С. Шутов, Н. А. Искандаров, А. Г. Залужный
Проведено сравнение наномасштабных механизмов радиационного упрочнения дисперсно-упрочненных оксидами (ДУО) сталей с различной наноструктурой, отличающейся типом включений, их размерами и объемной плотностью. Модельные ДУО стали (ODS Eurofer, ODS 10Cr и ODS KP3) более мелкодисперсные, имеют на порядок большее число оксидных частиц ~ (4 – 13)·1022 м–3 и нанокластеров ~ 2·1023 м–3, в отличие от промышленных ДУО сталей ЭП450 ДУО и ЭП823 ДУО в которых оксидных включений ~ (2 – 3)·1021 м–3. Проведены ультрамикроскопические исследования влияния облучения ионами Fe до дозы 30 смещений на атом (сна) при температуре 350 °C. Во всех исследованных сталях происходит образование дислокационных петель, однако этот механизм радиационной деградации, характерный для традиционных ферритно-мартенситных сталей, подавлен в модельных ДУО сталях, обладающих большей дисперсностью. В них обнаружено на порядок меньше дислокационных петель ~ 1021 м–3 большего размера, чем в промышленных ДУО сталях. Помимо этого, в стали ЭП823 ДУО после облучения наблюдается образование большого числа (~ 1023 м–3) радиационно-индуцированных Ni – Mn – Si кластеров, характерных для облученных ферритно-мартенситных сталей. В остальных ДУО сталях наблюдаются признаки перестройки наноструктуры под воздействием облучения, изменение количественных характеристик оксидных частиц и кластеров. Согласно расчетам предела прочности с помощью модели дисперсионного барьерного упрочнения (dispersed-barrier hardening (DBH) model), после облучения промышленные ДУО стали упрочняются на 25 %, а модельные ДУО стали (ODS 10Cr и ODS KP3) разупрочняются на 20 %. Сталь ODS Eurofer наиболее стабильна при облучении до 30 сна при 350 °C.
Ключевые слова: дисперсно-упрочненные оксидами стали, кластеры, оксиды, радиационные петли, атомно-зондовая томография, просвечивающая электронная микроскопия, ионное облучения, наноструктура.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-5-25
Рогожкин Сергей Васильевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), начальник отдела; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” 115409 Москва, Каширское ш., 31), профессор; доктор физико-математических наук. Специалист в области радиационной физики твердого тела. E-mail: sergey.rogozhkin@itep.ru, SVRogozhkin@mephi.ru.
Хомич Артём Александрович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, специалист в области атомно-зондовой томографии. E-mail: artem.khomich@gmail.com.
Никитин Александр Александрович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт 123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), старший научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), кандидат физико-математических наук, доцент, специалист в области ультрамикроскопии и материаловедения.
E-mail: aleksandr.nikitin@gmail.com.
Богачев Алексей Александрович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ассистент, кандидат физико-математических наук, cпециалист в области просвечивающей электронной микроскопии. E-mail: bogachev@itep.ru.
Клауз Артем Вадимович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), инженер; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), инженер, специалист в области атомно-зондовой томографии и исследований наноструктурированных материалов. E-mail: artem.klauz@gmail.com.
Федин Петр Алексеевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), младший научный сотрудник, cпециалист в области физики ускорителей заряженных частиц и проведению облучения образцов в имитационных испытаниях.
E-mail: Fedin-Petr1991@yandex.ru.
Прянишников Кирилл Евгеньевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), младший научный сотрудник, cпециалист в области физики ускорителей заряженных частиц и проведению облучения образцов в имитационных испытаниях.
E-mail: pryanishnikovk@bk.ru.
Кулевой Тимур Вячеславович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), кандидат физико-математических наук, заместитель руководителя ККТЭФ по прикладным научным исследованиям и экспериментальным установкам, cпециалист в области физики ускорителей заряженных частиц. E-mail: kulevoy@itep.ru.
Лукьянчук Антон Алексеевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, cпециалист в области атомно-зондовой томографии. E-mail: Anton.Lukyanchuk@itep.ru.
Разницын Олег Анатольевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, cпециалист в области атомно-зондовой томографии. E-mail: Oleg.Raznitsyn@itep.ru.
Шутов Антон Сергеевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (25123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, cпециалист в области атомно-зондовой томографии. E-mail: Anton.Shutov@itep.ru.
Искандаров Насиб Амирхан-оглы — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (25123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, cпециалист в области ультроамикроскопии. E-mail: Iskandarov@itep.ru.
Залужный Александр Георгиевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (25123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), главный научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), профессор; доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области физического материаловедения и радиационной физики твердого тела. E-mail: zaluzhnyi@mail.ru.
Ссылка:
Рогожкин С.В., Хомич А.А., Никитин А.А., Богачев А.А., Клауз А.В., Федин П.А., Прянишников К.Е., Кулевой Т.В., Лукьянчук А.А., Разницын О.А., Шутов А.С., Искандаров Н.А., Залужный А.Г. Особенности перестройки ДУО сталей с различной наноструктурой при облучении. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 5 – 25.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-5-25