Моделювання преципітації вторинної фази у комерційних цирконійових стопах під час нейтронного опромінювання
ХАРЧЕНКО Д.О.$^{1}$, ХАРЧЕНКО В.О.$^{1,2}$, ЩОКОТОВА О.M.$^{1}$, КУПРІЄНКО В.В.$^{1}$, ЛИСЕНКО О.Б.$^{1}$, КОХАН С.В.$^{1}$
$^1$Інститут прикладної фізики НАН України, вул. Петропавлівська, 58, 40000 Суми, Україна
$^2$Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна
Отримано 27.10.2023, остаточна версія 04.02.2024 Завантажити PDF
Анотація
Робота стосується дослідження випадіння преципітатів вторинної фази у бінарних і потрійних стопах на основі цирконію з низьким вмістом леґувальних елементів у межах підходу фазового поля. Розроблений модель фазового поля застосовано для вивчення випадіння преципітатів у моделю комерційних стопів Zr–Nb–Sn і Zr–Nb під час термічного оброблення. Проведено аналізу локального перегрупування леґувальних елементів і рівноважних вакансій під час випадіння преципітатів. Виконано дослідження кінетики випадіння, розмірів і розподілу преципітатів, концентрації частинок у преципітатах і матриці. Обговорено механічні властивості та пластичну деформацію у потрійному стопі з виділеними преципітатами. Показано зростання приросту межі плинности під час утворення преципітатів. Визначено межі плинности та міцности за різних швидкостей зсувної деформації відпаленого стопу. Проаналізовано утворення та ріст площин проковзування та взаємодію дислокаційних петель із преципітатами. Показано, що формування дислокаційних петель навколо преципітатів відбувається за Оровановим механізмом. Проведено моделювання радіяційно-індукованого випадіння нових преципітатів під час нейтронного опромінювання цирконійових стопів з низькою концентрацією леґувальних елементів у межах розробленого моделю фазового поля з урахуванням балістичного перемішування та динаміки точкових дефектів з їхніми стоками. Показано, що в зразку, який початково містить преципітати вторинної фази, опромінення спричинює розчинення преципітатів за малих доз і випадіння нових з накопиченням дози. Виконано аналізу динаміки радіяційно-стимульованого випадіння преципітатів і статистичних розподілів преципітатів із локальним перегрупуванням нерівноважних вакансій навколо преципітатів. Показано, що конкуренція між балістичним перемішуванням і термодинамічною силою відіграє головну роль у кінетиці радіяційно-індукованого випадіння та розчинення преципітатів. Проведено оцінку механічних властивостей стопу Zr–Nb за опромінювання в реакторних умовах.
Ключові слова: фазове поле, преципітати, нейтронне опромінення, дефекти, зміцнення.
DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.25.01.027
Citation: D.O. Kharchenko, V.O. Kharchenko, O.M. Shchokotova, V.V. Kupriienko, O.B. Lysenko, and S.V. Kokhan, Modelling Precipitation of the Secondary Phase in Commercial Zirconium Alloys at Neutron Irradiation, Progress in Physics of Metals, 25, No. 1: 27–73 (2024)