Влияние нейтронного облучения на свойства сплавов ванадия с железом

14.12.2022 2022 - №04 Материалы и ядерная энергетика

М.И. Захарова В.П. Тарасиков

https://doi.org/10.26583/npe.2022.4.07

Приведены результаты исследования облучённых нейтронами до 1,4 и 2,8 сна при температуре 350 – 450°C образцов сплавов V+(0 – 5,0 ат.% Fe), полученные с использованием комплекса экспериментальных методик: определение плотности, d; удельного электросопротивления ρ при температурах комнатной и жидкого азота; внутреннего трения до 600°C.

Построены концентрационные зависимости d ~ f(CFe), ρ ~ f(CFe).

При облучении нейтронами до 1,4 сна при температуре 350 – 450°C наблюдается распад твердого раствора внедрения в нелегированном V, его стабилизация в сплавах, распад твердого раствора замещения и сегрегация атомов Fe на стоках.

Показано, что в отличие от нелегированного ванадия плотность сплавов в диапазоне концентраций 0,65 – 3,30 ат.% Fe в результате облучения до 1,4 сна возрастает примерно на 0,16 – 0,41%.

На образцах сплавов V+(0 – 5 ат.% Fe), облученных нейтронами до 2,8 сна при температурах 350 – 450°C, получены концентрационные зависимости плотности: линейные зависимости плотности d ~ f(CFe) в необлученных образцах становятся степенными после облучения (до 2,8 сна) и описываются выражениями dисх. = 6,1094 + 0,0223⋅CFe, г/см3,dобл. = 6,073 + 0,07179 CFe – 0,0345 (CFe)2 + 0,0058 (CFe)3, г/см3.

Ванадий и сплавы с 0,5 и 2 ат.% Fe после облучения до 2,8 сна распухают максимально на 0,7%, тогда как плотность сплава V+5 aт.% Fe увеличивается при облучении на 1,25%, что связано с фазовой нестабильностью сплава и возможным образованием в местах локального обогащения атомами Fe.

Удельное электросопротивление (при температурах 298 и 77 K) необлученных и облученных образцов сплава V-Fe как функция содержания Fe изменяется немонотонно, свидетельствуя о возможном ближнем упорядочении и (или) расслоении твердого раствора, что подтверждается также данными внутреннего трения.

Ссылки

1. Захарова М.И., Тарасиков В.П. Исследование сплавов системы V–Fe методами внутреннего трения и электросопротивления. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2020. – № 3. – С. 108-116. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.3.11 .
2. Быков В.Н., Федоровский А.Е. Измерение модулей упругости и внутреннего трения на малых образцах. // Приборы и техника эксперимента. – 1966. – Т. 1. – С. 163-167.
3. Захарова М.И., Тарасиков В.П. Влияние нейтронного облучения на физико-механические свойства тугоплавких металлов. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2020 – № 1. – С. 78-88. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.1.08 .
4. Лысова Г.В., Биржевой Г.А., Храмушин Н.И. Влияние температуры на процессы сегрегации в сплаве V–5 Fe после облучения ионами V+ с энергией 5 кэВ. // Известия Академии наук. Серия физическая. – 2002. – Т. 66. – № 7. – С. 1059-1060.
5. Захарова М.И., Тарасиков В.П. Термическая стабильность радиационных эффектов в монокристаллическом ванадии. // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2018. – Вып. 4 (95). – С. 4-15.
6. Биржевой Г.А., Захарова М.И., Тарасиков В.П. Формирование комплексов атомов внедрения – замещения в ферритно-мартенситной стали ЭП-823 при различных видах термообработки. // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2019. – Вып. 2 (98). – С. 4-11.
7. Поролло С.И., Дворяшин А.М., Конобеев Ю.В. Радиационные повреждения в облученных нейтронами сплавах V-Fe. // Физика металлов и металловедение. – 2022. – Т. 123. – № 8. – С. 837-843. DOI: https://doi.org/10/31857/S0015323022080071 .
8. Корнилов И.И., Глазунов В.В. Взаимодействие тугоплавких металлов переходных групп с кислородом. – М: Наука, 1967. – 256 с.
9. Lang Е., Bressers J. The effect of oxygen doping on the electrical resistivity of vanadium. // Zeitschrift fur Metall–Kunde. – 1975. Vol. 66. – No. 10. – PP. 619-624. DOI: https://doi.org/10.1515/ijmr-1975-661011 .
10. Захарова М.И., Биржевой Г.А., Мельниченко Н.А., Павлинчук Е.А., Шейнкер И.Г. Наведенная активность и радионуклидный состав образцов ванадия, облученных в реакторе БР-10. // Перспективные материалы – 1999. – № 2. - С. 32-35.
11. Ohnuki S., Takahashi H., Shiba K., Hishinuma A., Pawel I. and Garner F., Influence of Transmutat Ion on Microstructure, Density Change and Embrittlement of Vanadium and Vanadium Alloys Irradiated in HRIR. // 11 Fusion Materials Semiannual Progress Report DOE /ER-0313/ 16. 1994. – PP. 293-304. DOI: https://doi.org/10.2172/10167568 .
12. Borovitskaya I.V., Zakharova M.I. Internal Friction of Neutron Irradiation Vanadium and its Alloys. // Rare metals. – 2009. – Vol. 29. – Spec Issue. – PP. 334-337.

нейтронное облучение радиационные дефекты фазовые превращения вакансии междоузельные атомы внутреннее трение электросопротивление распухание гравиметрия радиационно-индуцированная сегрегация

Ссылка для цитирования статьи: Захарова М.И., Тарасиков В.П. Влияние нейтронного облучения на свойства сплавов ванадия с железом. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2022. – № 4. – С. 78-88. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.4.07 .