Слайд 2
Сегрегация
Явление радиационно-индуцированной сегрегации (РИС) является более общим,
чем эффект диффузии, поскольку оно проявляется посредством радиационно-стимулирующей диффузии.
РИС определяет возникновение концентрационных градиентов и часто вызывает появление бимодальных пространственных концентрационных или возникновение неравновесных преципитатов. В результате непрерывного образования пар Френкеля в процессе облучения и сильного взаимодействия между растворенными атомами твердого раствора и точечными дефектами в материале устанавливаются квазистационарные потоки подвижных точных дефектов и их комплексов на различные типы стоков. К ним относятся как существующие перед облучением, так и возникшие в процессе облучения стоки. Это является причиной РИС и распада твёрдого раствора.
Слайд 3
Сегрегация
Следствием распада гомогенного твёрдого раствора в облучаемом материале
являются два важных взаимосвязанных процесса: перераспределение и локальное изменение
композиционного и приметного состава материалов, зарождение рост новых выделений вторых фаз и модификация композиций фаз, существующих до облучения.
В общем случае дефектами-стоками могут быть:
- дислокационные петли;
- поры;
- границы зёрен;
- выделение вторых фаз.
Слайд 4
Механизмы радиационно-индуцированной сегрегации
Обратный эффект Киркендалла по вакасионному механизму
РИС подтверждает, что предпочтительная миграция атомов возникает из-за различий
в скорости обмена атомов и вакансий. Относительная частота перескоков каждой разновидности может быть определена из термических коэффициентов само-диффузии. Очевидно, что потоки атомов движутся в направлении, противоположном вакансионному потоку, таким образом, что наиболее медленно диффундирующие элементы обогащаются, а наиболее быстро диффундирующие обедняются.
Слайд 5
Механизмы радиационно-индуцированной сегрегации
Обратный эффект Киркендалла по междоузельному механизму
РИС аналогичен вакансионному, однако в этом случае поток атомов
движется в том же самом направлении, что и поток дефектов.
Обратный эффект Киркендалла вблизи стока дефектов в двойном сплаве с компонентами А и В описывается следующими уровнениями:
Слайд 6
Механизмы радиационно-индуцированной сегрегации
Слайд 7
Механизмы радиационно-индуцированной сегрегации
Слайд 8
Схема обратного эффекта Киркендалла вблизи стока дефектов
Слайд 9
Обратный эффект Киркендалла
Слайд 10
Влияние на различные материаллы
В аустенитных сталях (1Х18Н9Т, 0Х16Н15М3Б,
близких к ним американских сталях SS304 и SS316) в
результате облучения различными типами частиц при относительно небольшой степени повреждаемости (Ф ~ 10E19 нейтр./см2) и T<400С наблюдаются выделения ферромагнитной α-фазы. Кроме того, происходит образование карбидов сложного состава и карбонитридов. Основными карбидообразующими элементами в аустенитных сталях, применяемых в настоящее время в активных зонах реакторов, являются титан и ниобий.
Слайд 11
Профили сегрегации элементов на грани зерна в облученной
стали 0Х16Н15М3Б (Тобл=440 гр. С)
,- Si; , - Ni;
, - Cr( , , - D = 8сна; Тобл=340гр.С; , , - D = 13сна)
Слайд 12
Карбиды СМ
Карбиды МС(NbC,TiC,VC,etc...) представители радиационно-модифицированной группы выделений. Скорость
формирования изменяется в процессе облучения, но композиция которых изменяется
незначительно по сравнению с термически образованными выделениями.
Выделения (NbC, TiC, VC, etc...) могут быть крупнозернистыми (первично остались нерастворенными в процессе обработки в растворе) и мелкодисперсными, содержащими небольшие количества кремния. Крупные (до 1 мкм) карбиды (карбонитриды) являются главным образом сфероидальными выделениями. Мелкие внутризеренные (вторичные) карбидные выделения являются следствием облучения. Часть атомов углерода карбидах может быть частично замещена атомами азота, кислорода, т. е. в общем виде эти выделения следует классифицировать как MX, где X = [C, О, N]. Зарождение этих выделений происходит, как правило, на дислокациях или дефектах упаковки.
η-Фаза (М6С) является другим представителем радиационно-ускоренной фазы. Большинство частиц развивается в форму ромбоэдрических дисков.
Слайд 14
Ферритные стали
В температурном интервале от 350 до 425
°С облучение приводит к образованию большого количества мелкодисперсных выделений
второй фазы. С ростом температуры облучения концентрация выделений второй фазы падает, а размер увеличивается (с 2 до 5-10 нм соответственно). Выделения гомогенно распределены по ферриту и сорбиту.
Наблюдается формирование мелкодисперсной ОЦК α'- фазы (обогащенного хромом феррита) в ряде ферритных сталей с 9 и 12 % Сr, облученных в быстрых реакторах, (существует чувствительность образования α'-фазы к температуре облучения)
Слайд 15
Ферритные стали
Наряду с α'-фазой, в температурном интервале 300-
350 °С и дозах ~10 сна в феррите происходит
образование игольчатых выделений типа M2X, по составу близких к Cr2N. Размер этих выделений растет от 50 нм при 300 °С до 100 нм при 550 °С.
Облучение при температурах 500-550 °С приводит к выделению в феррите небольшого количества выделений типа МС, богащенных ванадием; помимо матричного феррита они выделяются также на границах зерен. Размер их составляет 50-60 нм.
Повышение температуры облучения до 550-650 °С приводит лишь к коагуляции зернограничных выделений типа М23С6 и М6С; образование радиационно- индуцированных фаз при таких температурах не обнаружено.