Выпуски УФМ »  Том 19, выпуск 2

Модулирование распределения взаимодействующих вакансий в упруго анизотропных ОЦК-кристаллах после облучения

Е. В. Олейник, В. А. Татаренко

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 02.05.2018; окончательный вариант - 15.06.2018. Скачать: PDF

Рассмотрен спинодальний механизм возможного формирования сверхрешётки нанопор в объёмно-центрированном кубическом (ОЦК) кристалле после облучения. Проанализирован критерий формирования модулированной структуры из взаимодействующих вакансий в упруго анизотропных ОЦК-кристаллах. Оценена зависимость периода модулированной структуры раствора вакансий в ОЦК-Mo и ОЦК-Fe от температуры. Как показано, в случае положительного фактора упругой анизотропии ($\xi > 0$ для Мо, Nb, W) модулированные структуры могут быть сформированы в направлении [111], а в случае отрицательного фактора упругой анизотропии ($\xi < 0$ для ОЦК-Fe) модулированные структуры могут быть сформированы в направлении [100]. Период модулированной структуры в пространственном распределении вакансий, образованной посредством спинодального механизма (в закрытой системе вакансий), растёт с температурой и определяется энтропийным фактором, «(электро)химическим» взаимодействием вакансий и упругими свойствами ОЦК-кристалла.

Ключевые слова: вакансии, «деформационное» взаимодействие, «(электро)химическое» взаимодействие, спинодальный распад, модулированная структура.

PACS: 05.65.+b, 61.50.Lt, 61.72.Bb, 61.72.jd, 61.72.Qq, 61.80.Az, 61.82.Rx, 64.60.an, 82.40.Ck

Citation: O. V. Oliinyk and V. A. Tatarenko, Post-Irradiation Modulation of Distribution of Interacting Vacancies in the Elastically Anisotropic B.C.C. Crystals, Usp. Fiz. Met., 19, No. 2: 152—167 (2018), doi: 10.15407/ufm.19.02.152

Цитированная литература (39)  
  1. A. Seeger, Vacancies and Interstitials in Metals (Amsterdam: North-Holland: 1970).
  2. E. Vives, Kinetics of a Vacancy-Driven Order–Disorder Transition in Two-Dimensional Binary Alloy, Phys. Rev. Lett., 68: 812 (1992). Crossref
  3. R. de Ridder, G. van Tendeloo, and S. Amelinckx, The Ordering of Vacancies in Ni(1−x)Al Study of the Transition State by Electron Diffractions, phys. status solidi (a), 43: 133 (1977). Crossref
  4. P.W.M. Jacobs and E. Kotomin, Defect Energies for Pure Corundum and for Corundum Doped with Transition Metals Ions, Philos. Mag. A, 68: 695 (1993). Crossref
  5. J.H. Evans, Observations of Regular Void Array in High Purity Molybdenum Irradiated with 2 MeV Nitrogen Ions, Nature, 229: 403 (1971). Crossref
  6. N.M. Ghoniem, D. Walgraef, and S.J. Zinkle, Theory and Experiment of Nanostructure Self-Organization in Irradiated Materials, Comput.-Aided Mol. Des., No. 8: 1 (2002). Crossref
  7. V.K. Sikka and J. Moteff, Superlattice of Voids in Neutron-Irradiated Tungsten, J. Appl. Phys., 43: 4942 (1972). Crossref
  8. F.W. Wiffen, The Microstructure and Swelling of Neutron Irradiated Tantalum, J. Nucl. Mater., 67: 119 (1977). Crossref
  9. F.W. Wiffen, The Effect of Alloying and Purity on the Formation and Ordering of Voids in B.C.C. Metals, Proc. Int. Conf. Radiation Induced Voids in Metals (June 9–11, 1971, Albany, Oak Ridge) (Oak Ridge, TN, United States: Oak Ridge National Lab.: 1972), p. 386.
  10. J.L. Brimhall and G.I. Kulcinski, Void Formation in Ion Bombarded Niobium, Radiat. Eff., 20: 25 (1973). Crossref
  11. B.A. Loomis, S.B. Gerber, and A. Taylor, Voids Ordering in Ion-Irradiated Nb and Nb–1% Zr, J. Nucl. Mater., 68: 19 (1977). Crossref
  12. V.V. Bryk, V.N. Voevodin, V.F. Zelenskiy, B.V. Matvienko, I.M. Neklyudov, V.K. Khorenko, T.P. Chernyaeva, A.N. Rakitskiy, and V.I. Trefilov, Issledovanie Radiatsionnogo Raspukhaniya Malolegirovannogo Splava Khroma pri Obluchenii na Uskoritele, Voprosy Atomnoi Nauki i Tekhniki. Ser. Fizika Radiats. Povrezhd. i Radiats. Mater., 15: 33 (1981) (in Russian).
  13. G.L. Kulcinski, J.L. Brimhall, and H.E. Kissinger, Production of Voids in Nickel with High Energy Selenium Ions, J. Nucl. Mater., 40: 166 (1971). Crossref
  14. D.J. Mazey, S. Francis, and J.A. Hudson, Observation of a Partially-Ordered Void Lattice in Aluminium Irradiated with 400 keV Al+ Ions, J. Nucl. Mater., 47: 137 (1973). Crossref
  15. P. Fratzl, S. Klaumunzer, M. Rammensee, and G. Vogl, Formation of a Modulated Void Structure in Heavy-Ion-Irradiated Amorphous Silicon, Europhys. Lett., 11: 547 (1990). Crossref
  16. S.B. Fisher and K.R. Williams, Void Spatial Regularity in an Electron-Irradiated Stainless Steel, Radiat. Eff., 32: 123 (1977). Crossref
  17. L.J. Chen and A.J. Ardell, Ordering in Nitrogen-Ion Irradiated Nickel–Aluminium Solid Solution, J. Nucl. Mater., 75: 177 (1978). Crossref
  18. O.V. Oliinyk and V.A. Tatarenko, Physical Kinetics of Redistribution of Point Defects in Irradiated Crystals, Usp. Fiz. Met., 13: 417 (2012) (in Ukrainian). Crossref
  19. R. Chang, A Vacancy Superlattice in Metals?, Scr. Metall., 10: 861 (1976). Crossref
  20. R. Chang, A Vacancy Superlattice in Metals?, Scr. Metall., 10: 611 (1976). Crossref
  21. W.A. Harrison, Pseudopotentials in the Theory of Metals (New York: W.A. Benjamin: 1966).
  22. A.G. Khachaturyan, Theory of Structural Transformations in Solids (Mineola, N.Y.: Dover: 2008).
  23. O.V. Oliinyk and V.A. Tatarenko, Temperature Dependence of the Modulated Structure in Atom-Vacancy Solid Solution Based on F.C.C. Nickel, Journal of Nano- and Electronic Physics, 4: 01023 (4pp) (2012).
  24. O.V. Oliinyk and V.A. Tatarenko, Features of Energy Parameters of ‘Strain-Induced’ and ‘Electrochemical’ Interactions of Vacancies in B.C.C. Metals, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 37: 1147 (2015) (in Ukrainian). Crossref
  25. I.N. Frantsevich, F.F. Voronov, and S.A. Bakuta, Elastic Constants and Elasticity Moduli of Metals and Nonmetals: Handbook (Kiev: Naukova Dumka Publ.: 1982) (in Russian).
  26. J.W. Edwards, R. Speiser, and H. Johnson, High Temperature Structure and Thermal Expansion of Some Metals as Determined by X-Ray Diffraction Data in Platinum, Tantalum, Niobium, and Molybdenum, J. Appl. Phys., 22: 424 (1951). Crossref
  27. W.G. Wolfer, Fundamental Properties of Defects in Metals, In: Comprehensive Nuclear Materials (Eds. R.J.M. Konings, T.R. Allen, R.E. Stoller, Sh. Yamanaka) (Amsterdam–Kidlington–Oxford–Waltham: Elsevier Science: 2012), pp. 1–45. Crossref
  28. G.M. Stoica, A.D. Stoica, M.K. Miller, and D. Ma, Temperature-Dependent Elastic Anisotropy and Mesoscale Deformation in a Nanostructured Ferritic Alloy, Nature Communications, 5: 1 (2014). Crossref
  29. Z.S. Basinski, W. Hume-Rothery, and A.L. Sutton, The Lattice Expansion of Iron, Proc. R. Soc. Lond. A, 229: 459 (1955). Crossref
  30. J. Zarestky, C. Stassis, B.N. Harmon, K.M. Ho, and C.L. Fu, Temperature Dependence of the Vibrational Modes of Molybdenum, Phys. Rev. B, 28: 697 (1983). Crossref
  31. Electronic Properties Metals: Phonon States. Electron States and Fermi Surfaces Phonon State of Elements, Electron States and Fermi Surfaces of Alloys (Eds. H.R. Schober and P.H. Dederichs) (Berlin: Springer-Verlag: 1981).
  32. J. Neuhaus, W. Petry, and A. Krimmel, Phonon Softening and Martensitic Transformation in α-Fe, Physica B, 234–236: 897 (1997). Crossref
  33. E.S. Machlin, Pair Potential Model of Intermetallic Phases—I, Acta Metall., 22: 95 (1974).
  34. L. Brewer, Prediction of High Temperature Metallic Phase Diagrams. In: High-Strength Materials (Ed. V.F. Zackay) (New York: John Wiley and Sons: 1965), Ch. 2, pp. 12–103.
  35. L. Brewer, The Cohesive Energies of the Elements (Rep. LBL-3720, Revised May 4, 1977) (Berkeley, CA, USA: Lawrence Berkeley Laboratory: 1977).
  36. D. Fuks and S. Dorfman, Thermodynamics of Atom–Vacancy Solid Solution from a Self-Diffusion Arrhenius Plot, Phys. Rev. B., 50: 16340 (1994). Crossref
  37. A.A. Katsnelson and A.I. Olemskoi, Microscopic Theory of Nonhomogeneous Structures (New York: Amer. Inst. of Physics Publ.: 1991).
  38. V.I. Sugakov, Lectures in Synergetics (Singapore: World Scientific: 1998).
  39. V. O. Kharchenko, I. O. Lysenko, O. M. Shchokotova, A. I. Bashtova, D. O. Kharchenko, Yu. M. Ovcharenko, S. V. Kokhan, X. Wu, B. Wen, L. Wu, and W. Zhang, Usp. Fiz. Met., 18, No. 4: 295 (2017) (in Ukrainian) Crossref

Лицензия Creative Commons
Эта статья доступна по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная
© 2000–2020 «Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины»