АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СПЛАВА W–10CR–0.5Y ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ
https://doi.org/10.56304/S2079562924050336
EDN: QWXNZS
Аннотация
В работе проведены ускоренные испытания на радиационную стойкость перспективного материала для термоядерной энергетики, сплава W–10Cr–0.5Y. Образцы сплава облучались ионами Fe2+ с энергией 5.6 МэВ при 500°C до повреждающих доз 1 и 10 смещений на атом (сна). Методами просвечивающей электронной микроскопии и атомно-зондовой томографии показано, что в результате облучения происходит распад твердого раствора с формированием наноразмерных кластеров, обогащенных хромом. Концентрация Cr в кластерах составляет 52 ± 2 и 77 ± 3 ат. % для доз облучения 1 и 10 сна соответственно. Размер образовавшихся кластеров менее 2 нм, а объемная плотность ~5 ⋅ 1024 м–3. |
Ключевые слова
термоядерный реактор,
сплавы вольфрама,
ионное облучение,
атомно-зондовая томография,
просвечивающая электронная микроскопия,
радиационно-индуцированный процесс,
распад твердого раствора
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Российской Федерации в лице Министерства науки и высшего образования РФ (Соглашение № 075-15-20211352). Облучение, томографический атомно-зондовый анализ и нанотвердометрия образцов выполнены на оборудовании Центра коллективного пользования КАМИКС (http://kamiks.itep.ru/) Национального исследовательского центра “Курчатовский институт” Курчатовский комплекс теоретической и экспериментальной физики. Приготовление образцов методами фокусированных ионных пучков и анализ методами просвечивающей электронной микроскопии выполнены на оборудовании Центра коллективного пользования “Структурная диагностика материалов” ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН (https://kif.ras.ru/ckp/contacts/).
Об авторах
А. А. Никитин
Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”;
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
С. В. Рогожкин
Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”;
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
О. В. Огородникова
Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”;
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
А. А. Богачев
Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Россия
Россия
П. А. Федин
Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Россия
Россия
Т. В. Кулевой
Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Россия
Россия
Список литературы
1. Wittlich K. et al. // Fusion Eng. Des. 2009. V. 84. P. 1982.
2. Hirai T. et al. // J. Nucl. Mater. 2009. V. 390–391. P. 751.
3. Zinkle S.J., Snead L.L. // Ann. Rev. Mater. Res. 2014. V. 44 (1). P. 241–267.
4. Zinkle S.J., Busby J.T. // Mater. Today. 2009. V. 12. P. 12–19.
5. Sato S, Nishitani T. // J. Nucl. Mater. 2003. V. 313–316. P. 690–695.
6. Rebut P.-H. // Fusion Eng. Des. 1995. V. 30 (1–2). P. 85–118.
7. Bachmann C., Arbeiter F., Boccaccini L.V., Coleman M., Federici G., Fischer U., Kemp R., Maviglia F., Mazzone G., Pereslavtsev P., Roccella R., Taylor N., Villari R., Villone F., Wenninger R., You J.-H. // Fusion Eng. Des. 2016. V. 112. P. 527–534.
8. Klein F., Gilbert M.R., Litnovsky A., Gonzalez-Julian J., Weckauf S., Wegener T., Schmitz J., Linsmeier Ch., Bram M., Coenen J.W. // Fusion Eng. Des. 2020. V. 158. P. 111667.
9. Calvo A., García-Rosales C., Ordás N., Iturriza I., Schlueter K., Koch F., Pintsuk G., Tejado E., Pastor J.Y. // Fusion Eng. Des. 2017. V. 124. P. 1118–1121.
10. Sal E. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2020. V. 24. P. 100770. https://doi.org/10.1016/j.nme.2020.100770
11. Sal E., García-Rosales C., Iturriza I., Andueza I., Burgos N. // Fusion Eng. Des. 2019. V. 146 (B). P. 1596–1599.
12. Федин П.А., Прянишников К.Е., Зиятдинова А.В., Козлов А.В.,Куйбида Р.П., Кулевой Т.В., Бобырь Н.П., Абин Д.А., Руднев И.А., Никитин А.А., Рогожкин С.В. // Ядерная физика и инжиниринг. 2023. Т. 14 (5). С. 498–503. [Fedin P.A., Pryanishnikov K.E., Ziyatdinova A.V., Kozlov A.V., Kuybida R.P., Kulevoy T.V., Bobyr N.P., Abin D.A., Rudnev I.A., Nikitin A.A., Rogozhkin S.V. // Phys. At. Nucl. 2022. V. 85. Suppl. 2. P. S50–S54].
13. Stoller R., Toloczko M., Was G., Certain A., Dwaraknath S., Garner F. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 2013. V. 310. P. 75.
14. Kinchin G.H., Pease R.S. // Rep. Prog. Phys. 1955. V. 18 (1). P. 1–51.
15. Rogozhkin S.V., Lukyanchuk A.A., Raznitsyn O.A., Shutov A.S., Nikitin A.A., Khomich A.A., Iskandarov N.A. // J. Surf. Investig. 2018. V. 12. P. 452–459.
16. Aleev A.A., Rogozhkin S.V., Lukyanchuk A.A., Shutov A.S., Raznitsyn O.A., Nikitin A.A., Iskandarov N.A., Korchuganova O.A., Kirillov S.E. Certificate of State Registration of a Computer Program № 2018661876 (September 20, 2018).
17. Шутов А.С., Лукьянчук А.А., Рогожкин С.В. и др. // Ядерная физика и инжиниринг. 2018. Т. 9 (4). С. 372–382. [Shutov A.S., Lukyanchuk A.A., Rogozhkin S.V., et al. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82. P. 1292–1301].
18. Maslenikov I., Useinov A., Birykov A., Reshetov V. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2017. V. 256. P. 012003.
19. Oliver W.C., Pharr G.M. // J. Mater. Res. 2004. V. 19 (1). P. 3–20.
20. Li X., Bhushan Bh. // Mater. Character. 2002. V. 48 (1). P. 11–36.
21. Fukuda M., Hasegawa A., Tanno T., Nogami Sh., Kurishita H. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 442 (1–3). Suppl. 1. P. S273–S276.
22. El-Atwani O. et al. // Sci. Adv. 2019. V. 5 (3). P. aav2002. https://doi.org/10.1126/sciadv.aav2002
23. Dürrschnabel M., Klimenkov M., Jäntsch U., Terentiev D. // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 7572.
24. Jenkins M.L. // J. Nucl. Mater. 1994. V. 216. P. 124–156.
25. El-Atwani O., Esquivel E., Efe M., Aydogan E., Wang Y.Q., Martinez E., Maloy S.A. // Acta Mater. 2018. V. 149. P. 206–219.
26. Yi X., Jenkins M.L., Kirk M.A., Zhou Z., Roberts S.G. // Acta Mater. 2016. V. 112. P. 105–120.
27. Parish C.M., Field K.G., Certain A.G. et al. // J. Mater. Res. 2015. V. 30. P. 1275–1289.
28. Phillips P.J., Brandes M.C., Mills M.J., de Graef M. // Ultramicroscopy. 2011. V. 111 (9–10). P. 1483–1487. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2011.07.001
29. Yao B., Edwards D.J., Kurtz R.J. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 434 (1–3). P. 402–410. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2012.12.002
30. Jägle E., Choi P., Raabe D. // Microscopy Microanalysis. 2014. V. 20 (6). P. 1662–1671. https://doi.org/10.1017/S1431927614013294
31. Milman Yu.V., Golubenko A.A., Dub S.N. // Acta Mater. 2011. V. 59 (20). P. 7480–7487. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2011.08.027
32. Chen J., Bull S.J. // Surf. Coat. Tech. 2006. V. 201 (7). P. 4289–4293. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.08.099
33. Nix W.D., Gao H. // J. Mech. Phys. Solids. 1998. V. 46. P. 411–425.
34. Lucas G.E. // J. Nucl. Mater. 1993. V. 206. P. 287–305.
35. Busby J.T., Hash M.C., Was G.S. // J. Nucl. Mater. 2005. V. 336. P. 267–278.
36. Miyazawa T., Nagasaka T., Kasada R., Hishinuma Y., Muroga T., Watanabe H., Yamamoto T., Nogami S., Hatakeyama M. // J. Nucl. Mater. 2014. V. 455. P. 440444. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.07.059
37. Calvo A., Schlueter K., Tejado E., Pintsuk G., Ordás N., Iturriza I., Neu R., Pastor J.Y., García-Rosales C. // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2018. V. 73. P. 29–37.
38. Singh B.N., Foreman A.J.E., Trinkaus H. // J. Nucl. Mater. 1997. V. 249 (2–3). P. 103–115.
Рецензия
Для цитирования:
Никитин А.А., Рогожкин С.В., Огородникова О.В., Богачев А.А., Федин П.А., Кулевой Т.В. АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СПЛАВА W–10CR–0.5Y ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ. Ядерная физика и инжиниринг. 2025;16(2):135-145. https://doi.org/10.56304/S2079562924050336. EDN: QWXNZS
For citation:
Nikitin A.A., Rogozhkin S.V., Ogorodnikova O.V., Bogachev A.A., Fedin P.A., Kulevoy T.V. MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF W–10CR–0.5Y ALLOY UNDER HEAVY ION IRRADIATION. Nuclear Physics and Engineering. 2025;16(2):135-145. (In Russ.) https://doi.org/10.56304/S2079562924050336. EDN: QWXNZS
Просмотров:
84
Послать статью по эл. почте 