ФОРМИРОВАНИЕ ГАЗОВОЙ ПОРИСТОСТИ В СПЛАВАХ НИКЕЛЯ И КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ИОНАМИ ГЕЛИЯ

С. Ю. Бинюкова, И. И. Чернов, Б. А. Калин, А. Н. Калашников, А. А. Тимофеев

Аннотация


Методом просвечивающей электронной микроскопии изучены особенности развития гелиевой пористости в двойных сплавах никеля с элементами, имеющими разное размерное атомное несоответствие с никелем — от отрицательных (бериллий и кремний) до положительных (молибден, вольфрам, алюминий, титан, тантал, олово и цирконий), а также в конструкционной стали ЧС-68, ЭП-150 и никелевом сплаве ХНМ. Газовая пористость развивалась облучением He+ энергией 40 кэВ до флюенса 5 ∙1020 м-2 при 650 и 20 °С с последующим отжигом при 650 °С в течение 1 ч. Показано, что при высокотемпературном облучении бериллий и кремний относительно никеля способствуют формированию более крупных пузырьков, в то время как элементы, имеющие большое положительное размерное несоответствие с атомами никеля, существенно снижают размеры и увеличивают плотность пузырьков. В целом с увеличением атомного радиуса и концентрации легирующего элемента в сплавах газовое распухание облученного слоя снижается. При послерадиационном отжиге пузырьки наибольшего диаметра и минимальной плотности развиваются в никеле. Любое использованное легирование снижает размеры и увеличивает плотность пузырьков. Полученные данные обсуждены с точки зрения формирования различных вакансионных комплексов гелия и их термической стабильности. Рис. 7, табл. 2, список лит. 22 назв.

Полный текст:

PDF

Литература


Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов. Киев: Наукова думка, 1988. 294 с.

Бескоровайный Н.М., Калин Б.А., Платонов П.А., Чернов И.И. Конструкционные материалы ядерных реакторов. M.: Энергоатомиздат, 1995. 704 с.

Залужный А.Г., Сокурский Ю.Н., Тебус В.Н. Гелий в реакторных материалах. M.: Энергоатомиздат, 1988. 224 с.

Kalin В.А., Korshunov S.N., Chernov I.I. у.a. The helium induced porosity of an austenitic steel and nickel base alloy on irradiation with 40-keV He+ ions under tension and post-irradiation creep. — J. Nucl. Mater., 1989, v. 161, p. 228—238.

Singh B., Trinkaus H. An analysis of the bubble formation behaviour under different experimental condition. — Ibid., 1992, v. 186, p. 153—165.

Калин Б.А., Чернов И.И., Калашников A.H., Есаулов М.Н. Особенности взаимодействия имплантированного гелия с элементами внедрения и замещения в никеле и железе. — Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 1997, вып. 1(65)/2(66), с. 53—79.

Kalin В.A., Chernov I.I., Kalashnikov A.N. е.а. Influence of aluminium and titanium on gas bubble microstructure formation in nickel under helium-ion irradiation. — In: Proc. of 16th Intern. Symp. Eff. of Radiat. on Mater., June 1992, Philad., USA, ASTM STR 1175, 1994, p. 838—850.

Kalin B.A., Chernov I.I., Kalashnikov A.N., Solovyev B.G. Bubble microstructure evolution and helium behavior in He+-implanted Ni-base alloys. — In: Proc. of 17th Intern. Symp. Eff. of Radiat. on Mater., June 1994, Sun Valley, Idaho, USA, ASTM STR 1270, 1996, p. 1013—1037.

Chernov I.I., Kalin B.A., Kalashnikov A.N., Ananin V.M. Behavior of ion-implanted helium and structural changes in nickel-base alloys under long-time exposure at elevated temperatures. — J. Nucl. Mater., 1999, v. 271—272, p. 133—139.

Барабаш O.M., Коваль Ю.Н. Структура и свойства металлов и сплавов. Справочник. Кристаллическая структура металлов и сплавов. Киев: Наукова думка, 1986. 600 с.

Donnelly S. The density and pressure of helium in bubbles in implanted metals: a critical review. — Radiat. Eff., 1985, v. 90, p. 1—47.

Pisarev A.A., Gurovich B.A. Radiation defects in stainless steel and high-nickel alloy at hydrogen and helium ion bombardment. — Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Research, 1996, v. В115, p. 540—543.

Зеленский В.Ф., Воеводин B.H., Матвиенко Б.В. и др. О существовании двух систем пор в никеле, облученном ионами ксенона. — Атомная энергия, 1978, т. 45, вып. 1, с. 61—62.

Lee W., Pells G., Jenkins M. А ТЕМ study of heavy-ion irradiation damage in α-Al2O3 with and without helium doped. — J. Nucl. Mater., 1984, v. 122—123, № 1/3, p. 1303—1397.

Kohyama A., Ayrault G., Igata N. Microstructural evolution in dual-ion irradiated 316 SS under various helium injection schedules. — Ibid., p. 224—229.

Mazev D., Nelson R. Observation of void-bubble transition effects in nickel alloys. — Ibid., 1979, v. 85—86, p. 671—676.

Kimoto T., Shiraishi H. Dose dependence of void swelling and precipitation behavior in MC carbide dispersed austenitic Pe—Ni—Cr alloys. — Ibid., 1986, v. 141 —143, p. 754—757.

Jones R., Atteridge D. A correlation between swelling and the number of bonding d electrons in some iron and nickel alloys. — Ibid., 1977, v. 66, p. 329—332.

Pinizotto R., Jr., Chen L. e.a. Nickel and nitrogen ion irradiation-induced void swelling and defect microstructures in Ni—Al, Ni—Crand Ni—Ti solid solutions. — Met. Trans., 1978, v. 9A, № 12, p. 1715—1727.

Watkin J. Dependence of void swelling on the electron vacancy concentration. — In: Proc. of Intern. Symp. Irrad. Eff. on the Microstructure and Properties of Metals, May 1976, St. Louis, USA, ASTM STR 611, Phil., 1976, p. 270—283.

Крэнгл Дж. Внутренние магнитные свойства переходных элементов и их сплавов. — В кн.: Электронная структура переходных металлов и химия их сплавов. Пер. с англ. В.А. Алексеева. М.: Металлургия, 1966, с. 55—70.

Chernikov V.N., Trinkaus Н., Jung P., Ullmaier H. The formation of helium bubbles near the surface and in the bulk in nickel during post-implantation annealing. — J. Nucl. Mater., 1990, v. 170, p. 30—31.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.