Взаимодействие атомов замещения и внедрения между собой и с радиационными дефектами в сплавах V−Fе при облучении быстрыми нейтронами

05.06.2024 2024 - №02 Материалы и ядерная энергетика

М.И. Захарова В.П. Тарасиков

https://doi.org/10.26583/npe.2024.2.09

Приведены результаты исследований облученных быстрыми нейтронами сплавов V−Fe, полученные с использованием внутреннего трения и электросопротивления с целью выяснения влияния радиационно-стимулированных фазовых превращений, распада твердого раствора замещения и внедрения и радиационно-индуцированной сегрегации железа на вакансионное распухание при изохронных отжигах. Для изучения процессов, протекающих при изохронных отжигах в системе V−Fe, был выбран сплав V+0.65 ат.% Fe. Этот выбор обусловлен тем, что в процессе облучения из твердого раствора этого сплава выходит максимальное количество атомов Fe − 0.54 ат.% − по сравнению с другими сплавами, что составляет 83% по отношению к исходному составу. Особенностью восстановления электросопротивления сплава V+ 0.65 ат.% Fe является присутствие пиков скачкообразного изменения значения электросопротивления в области температур 400−1000°С.

В сплаве V+0.65 ат.% Fe, облученном нейтронами до 1.4 сна при температуре 400°С, при изохронных отжигах в области температур 100−1300°С через 100°С в течение одного часа при остаточном давлении не более 7×10−4 Па найдено, что во всем температурном интервале наблюдается миграция атомов Fe. При отжиге до 500°С наблюдаются распад значительной части радиационно-индуцированных сегрегаций и восстановление твердого раствора замещения; в интервале 500−600°С количество атомов Fe, находящихся в твердом растворе, снижается примерно на 50%, т.е. атомы Fe вновь сегрегируют на дефектах, стабильных в этой области температур. Подобные изменения сохраняются до 1000°С; в интервале температур отжига 1000−1300°С в твердом растворе находится около 0.30 ат.% Fe. Определено изменение электросопротивления облученного сплава, вызванного миграцией атомов Fe в матрице V.

Ссылки

1. Вотинов С.Н., Гомозов Л.И., Дедюрин А.И., Завяльский Л.П. Особенности сплавов ванадия как малоактивируемых материалов для термоядерных реакторов. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. – 1989. – Вып. 3. – С. 49.
2. Loomis B.A., Hull A.B., Smith D.L. Evaluation of low-activation vanadium alloys for use as structural material in fusion reactors. // Journal of Nuclear Materials. – 1991. – V. 179–181. PP. 148–154. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-3115(91)90030-B
3. Chen J.M., Chernov V.M., Kurtz R.J., Muroga T. Overview of the vanadium alloy researches for fusion reactors. // Journal of Nuclear Materials. – 2011. – Vol. 417(1–3). – PP. 89–294. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.02.015
4. Чернов В.М. Малоактивируемые конструкционные материалы для ядерных реакторов - проблемы и путь вперед. / Материалы ядерной техники: сборник тезисов докладов научно-технической конференции. – М.: АО «ВНИИНМ», 2023. – С. 80–81. ISBN 978-5-6048666-3-4.
5. Захарова М.И., Тарасиков В.П. Влияние нейтронного облучения на свойства сплавов ванадия с железом. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2022. – No 4. – С. 78–88. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.4.07
6. Zakharova M.I., Artemov N.A. Internal Friction as a Method for Studying the Recovery Stages of Radiation Damage in BCC Refractory Metals / Proc. 9th Intern. Conf. on Internal Friction and Ultrasonic Attenuation in Solids. China. − 1990. − PP. 617–621.
7. Захарова М.И., Тарасиков В.П. Исследование сплавов системы V–Fe методами внутреннего трения и электросопротивления. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2020. − No 3. − С. 108–116. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.3.11
8. Поролло С.И., Дворяшин А.М., Конобеев Ю.В. Радиационные повреждения в облученных нейтронами сплавах V-Fe. // Физика металлов и металловедение. – 2022. – Т. 123. – No 8. – С. 837–843. DOI: 10/31857/S0015323022080071
9. Захарова М.И. Тарасиков В.П. Термическая стабильность радиационных эффектов в монокристаллическом ванадии. // ВАНТ. Сер.: Материаловедение и новые материалы. − 2018. − Вып. 4(95). − С. 4–15.
10. Федоров Г.Б., Смирнов E.A., Жомов Ф.И., Иванов Н.В. Самодиффузия и диффузия примесей в ванадии. / В сб. «Материалы атомной техники». – М.: Атомиздат, 1975. – Вып. 1. – С. 9–25.
11. Lang Е., Bressers J. The effect of oxygendoping on the electrical resistivity of vanadium. // Zeitschrift fur Metal1-Kunde. – 1975. – V. 66. − No 10. − PР. 619–624. DOI: https://doi.org/10.1515/ijmr-1975-661011
12. Блантер М.С., Пигузов Ю.И., Ашмарин Г.М. и др. Метод внутреннего трения в металловедческих исследованиях: Справочное издание. – М.: Металлургия, 1991 – 248 с.
13. Bogdanov V.V., Zakurkin V.V. Radiation-induced segregation in neutron-irradiated V-Fe alloys studied by Mössbauer spectroscopy. // Journal of Nuclear Materials. – 1996. – V. 231. – Iss. 1–2. – PP. 162–164. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-3115(96)00357-1
14. Арбузов В.Л., Гощицкий Б.Н., Данилов С.Е., Чернов В.М. Взаимодействие радиационных дефектов с примесями внедрения в ванадии. // ВАНТ. Сер.: Материаловедение и новые материалы. – 2016. – Вып. 1 (84). – С. 17–25.

V−Fe alloys neutron irradiation radiation defects vacancies interstitial atoms dislocations pores internal friction electrical resistance

Ссылка для цитирования статьи: Захарова М.И., Тарасиков В.П. Взаимодействие атомов замещения и внедрения между собой и с радиационными дефектами в сплавах V−Fе при облучении быстрыми нейтронами. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2024. – № 2. – С. 104-111. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2024.2.09 .