автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Радиационное распухание и ионное распыление аустенитных хромоникелевых дисперсионно-твердеющих сталей и сплавов

РГ6 од

! г ш к

На правах рукописи

КРИВОРУК Михаил Иванович

УДК 621.039.531

РАДИАЦИОННОЕ РАСПУХАНИЕ И ИОННОЕ РАСПЫЛЕНИЕ АУСТЕНИТНЫХ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩИХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ Специальность 05.02.01 - материаловедение

Аатореферат диссертанта иа сояскалпо ученой степени до:ггора технических наук

СгшсттПетербург, 19%

Работа выполнена на кафедре металловедения Санкт-Петербургского государственного технического университета.

Научный консультант: засл. деятель науки и техники РФ, академик АИН РФ, доктор технических наук, профессор А.М.Паршин

Официальные сшюнэдггы:

доктор технических наук, старший научный сотрудник О.Г.Аэбуккн, доктор технических наук, профессор П.А. ПлатоновВ., доктор технических наук, профессор Ю.В.Трушин.

Ведущее предприятие - АО НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова

Защита состоится < 24 > сентября 1996 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 063.38.22 в Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, СПбГТУ, учебно-лабораторный корпус, кафедра машин и технологии обработки металлов давлением). С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке

СПбГТУ.

Автореферат разослан <£гГ. > июля 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного сош кандидат технических наук, с.н.с. ___

.Ю.И.Егоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АюуаяьйКИб-Щ&хьи Основополагающим фактором, определяющим уровень развития материального производства, ягаляется состояние экерге-пшг. В наягея стране основная выработка электроэнергии (болев 70% ) производится на тепловых электростанциях. Однако, вследствие экономии запасов органического топлива н стремления целесообразно его использовать, в условиях все возрастающего потребления электроэнергии проодол©-НЕ8 знер готического кризиса неизбежно связывается с использованием ядерной энергии. К настоящему вромэии ядерная энергетика заняла прочное место в энергетическом балапсо развитых стран (Франция, Яшмпга, •Бельгия, Швеция и др.).

Стойкость производства электрической энергии на атс*шьсс элекгро-стакаяях определяется в основном ценой тснлкшдай составляющей к затратами на переработку и захоронение отходов пронззодеяза, Дашто по ергз-шггэльякм оценкам, приводимые в лечатя, показмвгда?, что стоимость электроэнергии, произведенной за плакируемый ресурс рг^ста; атогпгой станции, ерглкииа с затратами на переработку, утялкзацтэ в захоронение от-згодез производства.

С этой точки зрения снюконео стоимости злектряческок энергии, получаемой иа действующих атомных сгавдинх, Еогмояко только счет двух-трехкратного увеличения ресурса работа установок (пнааотся: 5 валу как корпусные конструкции, так и узлы активней оетш), который, я свею очередь ограничивается ргботосисссбноетмо и надожкссгак» ке'ктруктцюп-гшх материалов.

С другой стороны, эхдано.чштостъ ясяольготляя тошшкеой состаи-"лккнцей определяется процентом выгорания топляга к, з этой случае, болеэ выгодными, в сравнении с широко распростратевькми в настоящее зреня реакторами на тепловых Еейтрснах, являются реакторы, кспользугмдке реакцию на быстрых нейтронах, то есть болеэ жесткие я 1штекешшгез нон-трошгыэ потоки, и работающие я более высоком, по ергзшеззта с уппмяпу-тымп, температурном режиме.

Рассматриваема® в настоящее время как аяътернагпва ядерным знер-готкчесгош установкам, реакторы термсягдертаго синтеза, з которых дополнительно к интенсивному нейтронному и тегяюратуркехчу мвдействшо неил-безкио существует активное воздействие гсошгояетшж плазмы на поверхность перссй стсгист разрядной камеры (бдистэркнг, флоютяг б eoss.cs распыление) и цикличность темпер атурикзе воздействий, характеризуются скэ-дкфзчнымя условиями работы конструкционных материалов.

Перечисленные характерные особенности эксплуатации конструкционных материалов в составе ядерных и термоядерных установок показывают, что проблема повышения экономичности сводится к существенному повышению работоспособности и надежности конструкционных материалов.

При оденке работоспособности и надежности конструкционных материалов надо учитывать специфику работы основных узлов ядерных и термоядерных энергетических установок. Она прежде всего характеризуется резкой деградацией служебных свойств конструкционных материалов под действием нейтронного облучения, труднодоступностью для обслуживания при практической неремонтопригодности

Последствия разгерметизации систем первого контура весьма опасны из-за загрязнения окружающей среды радиоактивными продуктами, сложности, а в ряде случаев, и практической невозможности последующего ремонта и обслуживания оборудования.

На стадии становления ядерной энергетики, при выборе конструкционных материалов для основных узлов теплоэнергетического оборудования использовался опыт, накопленный при разработке сталой для традиционных тепловых электростанций, авиастроения, судостроения и других отраслей промышленности. Но на этой стадии работ основной особенностью подхода в отечественном ядерном машиностроении явилось ужесточение требований к технологическим процессам производства сталой и пооперационному контролю качества полуфабрикатов в готовых узлов.

Накопленный опыт проектирования и эксплуатации ядерных и' термоядерных энергетических установок позволил сформулирован» основные требования к конструкционным материалам, работающим в условиях воздействия высоких температур и интенсивных нейтронных и корпускулярных потоков:

1. Высокая сопротивляемость радиационному распуханию;

2. Малая скорость радиационной ползучести;

3. Минимальное распыление при взаимодействии поверхности с компонентами плазмы;

4. Сохранение достаточной деформационной способности в широком темнературш* временном интервале под воздействием нейтронного облучения с учетом температурив деформационных циклов;

5. Достаточная технололпгность при металлургическом переделе н свариваемость.

' Из перечисленных требовании особо следует выделить пункт 4, как определяющий кообгце возможшжть применения конструкционного материала, так как при выполнении всех остальных предъявляемых требований

к материалу, его работоспособность не может быть реализована при отсутствии достаточной пластичности.

Над решышем проблем обеспечения предъявляемых требований работают более 65 крупных научных центров и организаций Российской Феде рации и стран национального содружества.

Таким образом, освоение ядерных к термоядерных источников энергии ставит перед физикой твердого тела и радиационным материаловедением ряд чрезвычайно сложных задач фундаментального н прикладного характера, связанных с низкой стойкостью материалов под облучением. Именно поэтому, создание конструкционных материалов в соответствии с требуемым ресурсом работы и тщательная проверка кх работоспособности являются актуальной и практически значимой задачей.

В представленной работе рассматривается 1/ршщипиально новое направление разработки конструкциотшх материалов для нужд ядерной и термоядерной энергетики, основанное па применении калоникелевьсс аустс-гогпгых коррозионкостойких дисперс,иотао-тверде:огаих сталей, обладающих рядом преимуществ перед традиционно используемыми аустсгагг-цыни сталями и сплавали с твгрдорастгюрным упрочнением.

Дагш^диссерхашш; - состояла в разработке принципов легирования и в создании экономно легированных никелем аустешшгых дисперснокно-твордеющих сталей с высокой сопротивляемостью радиационному распуханию, ионному распылению, с достаточной для эксплуатации пластичностью и удовлетворительной технологичностью для ядерных и термоядерньсх энергетических установок на основе расширенной концепции опредедяго-щсго влияния структурных превращений на ранних стадиях распада пересыщенных твердых растворов.

Указанная цель определила следующие основные задачи исследования:

1. На основе обобщенного анализа современного" состояния вопроса определить основные пути ослабления или подавления радиационного распухания.

2. Исследовать особенности структурно-фазовых превращений в распадающихся пересыщенных твердых растворах дисперсионно-твердеющих сталей, изменение механических и физических свойств в связи с особенностями легирования и структурных превращений и определить роль дисперсионного твердения в обеспечении сопротивляемости радизщионному распуханию и конному распылению. ,

3. Исследовать влияние структурных превращении в распадающихся твердых растворах на процессы ионного распыления и определить способы

уменьшения позерхкосткой эрозии конструкционных материалов, в условиях ыоздеяствгог интенсивных корпускулярных потоков,

4. Исследовать жаропрочность и деформационную способность разработанных сталей в широком темкературно-времешюм интервале температур.

5. Оценить тшшолопмсские свойства разработанных сталей: дефор-мацкокнукг способность в диапазон« температур металлургического передела, сваркиаимосп..

защиту льшосичся следующие результаты, полученные лично автором н обладающие научной новизной.

1. Разработка научных основ формирования служебных свойств конструкционных материалов для ядерной энергетики и принципов их легирования на ба?.» представлений об определяющей роли структурных превращении на различных стадиях распада пересыщешшх твердых растворов в аустешшшх коррозжишостошсих хромоннкелевых дисперсношго-твердеюхцих сталях к сплавах. >

2. Механизм к кинетика процессов распада пересыщенных твердых растворов дйсперсзгонно-таердеющих сталей, е построехшыз в результате исследований диаграммы структурных превращений в широком темпера-турко-времехгаом интервале.

3. Положение об определяющей роли в ослаблении радиационного распухания структурно-пр5шудительной рекомбинации, возникающей при определенном направленном легировании в латентном периоде непрерывного однородного развитого распада псресыщенных твердых растворов (ишеубацяоннык период формирования вторичных фаз типа №зП или №3<ТйА1) со значительной величиной объемной дклатацки на границе раздела "форг-шруюздаяся фаза - матрзша"). При таком состоянии твердого раствора возникающие вокруг предвщделешш упругоискашяшые (растянутые и снсатыс) области кристаллической решетки оказываются способными перераспределять потоки разноименных радиационных точечных дефектов, экранировать опасные стоки от межузелыадх атомов, обеспечивая тем самым дояолшпельнум рекомбинацию.

4. Впервые обнаруженную и подтвержденную многократными экспериментами структурную чувствительность процессов ионного распыления, а также предложенную модель ослабления ионного распыления.

5. Доказанное положение, что дисперсионное таердениа служит надежной мерой сопротивляемости дисперсионио-твердеющкх сталей радиационному распуханяж> и ионному распылению.

6. Разработанный ряд новых аустенатных дисперсионно-твердеющих с высокой соггротнвдяемост.&ю радиационному распуханию и ионному рас-

пылен то сталей, защищенпых авторскими сеид етельсгвямн, с последовательно понижающимся содержанием никеля, обладающих удоилепюрнтсль-иой технологичностью.

Досювердйсп! научных положений и выводов диссертационной работы о&хшечивается тщательной обработкой к обобщенна?! большого обы.'ка экспериментальных данных, имеющихся в радкациошгом материаловоде-ш, широким применением современных методов ксслодолйшнт структур сталей и сплавов, включающие: механические испытания, металлографический анализ, электронную микроскопию, рситтяпоструктурньш анализ и физические методы исследования.

Эксперименты по радиационному распуханию проводились на ускорителе тяжелых иопов ЭСУВИ Харьковского физгпсо-технического теста-тута. Ионноо распыленно изучалось на ускорителе ИЛУ-3 Российского научного центра "Курчатовский институт", я впутрнреакторньго испытания были выполнены в реакторе ВВРК Алма-Атинского икеттстута ядерной физики.

Практическая пряность работы заключается в том, что реализация научных положешп! и проведенные исследования -позиодкли создать гамму аусгенитных 1 коррозгюшгостояких хромонккелевых дксперсиошго-тгердеющих сталей с умеренным содержанием никеля, обладающих повышенным сопротивлением радиационному раеттухгчппо и ионному распыло-нню с сохранением одновременно удовлетворительного уровня деформацд-отшой способности и технологичности. Концепция ослабления• радиационио-го распухания созданием структурко-принудителыгой рекомбинации и ослабление ионного рзспьглетм формированием разномерно распределенных упруго искаженных областей кристаллической решетки с распредале-нкем высокой плотности в маточном растеоре могу! быть использовэпы при разработке конструкционных материалов для ядерных и терггоядеркъек з иергетич ее к их установок, а уже разработанные на этой базе дисперсионно твердеющие стали с умеренным содержанием никеля рекомендуются для 1гспользоваш1я при проектировании перспективных узлов я конструкций.

Вопросы определяющей роли структурных превращений в обеспечении работоспособности и радиационной повреждаемости конструкционных материалов в составе ядерных и термоядерных энергетических установок включены в учебные курсы лекций по радиационному матвриаловадешш для студентов знерго-магшигсстроительного факультета.

Апруб^пт работы. Основные результаты ксследозактш: к диссертация в целом докладывались и обсуждались на: Всесоюзном постоянном семинаре "Радиационная повреждаемость и работоспособность конструЕшгакнкх

материалов" и г. Пскове, 1984, 1986, 1993 г.г., кос. Полярные Зори, 1988 г., г. Петрозаводске, 1950 г., г. Белгороде, 1995 г.; Всесоюзных совещаниях "Радиационные дефекты в металлах к сшивах", г. Алма-Ата, 1983, 1986 г.г.; Объединенной сессии постоянных семинаров по общей проблеме "Роль дефектов в физико-механических свойствах твердых тел", г. Барнаул, 1985 г.; Школе по физике радиационных повреждений твердого тела, г. Харьков, 1885 г.; Бакурианской школе по радиационной физике металлов и сплавов, Грузия, нос. Бакуриани, 1986, 1988, 1990 г.г.; Всесоюзной конференции по физике плазмы и ее приложениям, г. Звенигород, 1986 г.; Всесоюзном научном семинаре "Гелий в металлах" Москва (МИФИ), 1986 г.; Научно-техническом семинаре ИАЭ им. И.В.Курчатова, г. Москва, 1985 г.; Научно-технических семинарах при Ленинградском доме научно-технической пропаганды, 1985 - 1992 г.г.; Межотраслевой школе по физике радиационных повреждений твердого тела, г. Алушта, 1989, 1990, 1992 г.г.; Международной конференции по исследованию и разработке конструкционных материалов для реакторов термоядерного синтеза, г. Дубна, 1990 г.; 24-м отраслевом семинаре "Инженерные и экономические аспекты ядерной энергетики. Новые перспективные конструкционные материалы ядерных энергетических установок, Москва, 1990 г.; Международных конференциях " Радиационное воздействие на материалы термоядерных реакторов", С-Петербург, 1990, 1992, 1994 г.г.; Межотраслевых совещаниях "Радиационная физика твердого тела", г. Севастополь, 1989, 1992 г.г.; Совещании стран СЭВ "Радиационная физика твердого тела", г. Сочи, 1989 г.; Международной конференции по исследованию н разработке конструкционных материалов для реакторов термоядерного синтеза, г. Дубна, 1990 г.; Всесоюзном совещании " Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий", г. Обнинск, 1991г.; Международной научно-технической российско-германской конференции "Пластическая и термическая обработка современных металлических материалов", г. С-Петербург, 1994г.; Научно-технических семинарах кафедры "Металловедение" Санкт-Петербургского государственного технического университета, 1984-1996 г.г.

Публикации, Основное содержание диссертационной работы изложено в 37' печатных работах, 2-х учебных пособиях .и 8 авторских свидетельствах:, список которых приводится в конце автореферата.

Сцщяура и рбызн.рд&шл, Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 362 наименований. Материал разношен на 281 странице машинописного текста, 68 рисунках и 2 таблицах.

СОДЕРЖАНИЕ РАбОТЫ

В_дерЕ0Ё_ЕЛ2Е2 диссертации на ©сновании обзора литературных дан-пых рассматриваются критерии работоспособности конструкционных материалов и перспективы их применения в основных узлах ядерных и термоядерных энергетических установок.

Поток быстрых нейтронов ю реакторах-размножителях может достигать 1-10 6 нёйтр/(см2 с), что примерно на три порядка вьОне, чем в тепловых реакторах. Высокие значения нейтронных потоков и флгоеяса в быстрых реакторах создают для реакторного материаловедения новые, чрезвычайно сложные проблемы (высокотемпературное охрупчивание, ра-•диациошгое распухание радиационная ползучесть и др.). Экономические потери, связанные с решением этих проблем, могут быть весьма большими.

Несмотря на то, что при разработке термоядерных реакторов может быть широко использован опыт работы с ядерными реакторами, проблема выбора материалов стоит еще более остро. Это обусловлено прежде иссгй болев значительными объемными повреждениями материалов при том х<в интегральном потоке нейтронов. Образующиеся в термоядерных реакциях гелий и водород усугубляют вредное влияние нейтронного облучения на м&-терзалы.

Значительная часть энергии реакции синтеза (-20 %) выделяется а-частицами (энергия частиц ~3,5 МэВ), ионами изотопов водорода, атомами и молекулами этих газов, а также электромагнитным излучением различной энергии в обращенных к плазме поверхностных слоях парной стенки реактора. Это приводит к интенсивной эрозии поверхности вследствие ео "шелушения", обусловленного образованием к разрушением приповерхностных газовых пузырей, а также сслэдствка катодного расяылзпяи, кро-текантш химических реакций н т.п.

Из сказанного следует, что конструкционны® материалы основных узлов реакторов на быстрых нейтронах к термоядерных реакторов работают в, весьма слоясных условиях. Иямеяеюго фпзякз-гжаннчеекпх а друпк свойств конструкционных материалов в процессе облучения з значятзл^ггой мере определяется характером взаимодействия дяслшсацкошой структура со сложим«! комплексами радиационных дефектов. В услоэЕях нейтрошгэ-го облучения вследствие избытка атомных дефектоз я нарушений в кристаллической репготке ускоряются днффузкенлыз процзссы и, как слод-ствио, ускоряется зарождение и обособление небьпачннх нарбвдлкк, пн-терметаллядных к- других фаз. Таким образом, процессы образования и коалесценции радиационных дефектов, а такг:о процессы их вшшпишцш,

Т-

значительно зависят но только от условий облучения, но и от структурного состояния материала на различных этапах распада твердого распюра при темяерачурио времегашх и температурно-дсформ&цкошшэс циклах. Поэтому, для выявления общих закономерностей изменения физико-механических свойств, прогнозирования поведения материалов в составе конструкций ядерных энергетических установок и разработки способов ослабления радиационной повреждаемости необходимо прежде всего глубокое изучение процессов возникновения и эволюции дефектной структуры кристаллических тел при облучении с учетом особенностей легирования и распада твердых растворов.

Существенный сдвиг температуры аязко-хрункого перехода феррит-ных и ферритно-мартенситных практически не распухающих сталей под облучением ограничивает возможность их использования в ядерной технике. В то же время аустешгпшс стали и сплавы удовлетворяют многим требованиям, предъявляемым к материалам активной зоны реакторов на быстрых нейтронах и разрядной камеры и блашеета термоядерных реакторов. Однако серьезной проблемой является их склонность к радиационному распуханию к значительная радиационная эрозия поверхности при бомбардировке потоками конов плазмы.

Рассмотрена работоспособность конструкционных материалов ЯЭУ с позиций упрочнения и охруцчшшшя. С этой точки зрения исчерпание пластичности является определяющим фактором а работоспособности изделий и их надежной эксплуатации. Изотропность механических свойств, уменьшая локализацию повреждаемости, будет способствовать повышению сопротивляемости развитию трещин.

В связи с изложенным, однородность распада твердых растворов енлавоа н объемная дилатация на границе раздела "формирующаяся фаза -матрица", предопределяющие появление упругоискаженнык с>бластей, являются демшшрующимн ф'акторами з сопротивляемости зарождению и развитию трещин.

Структурно-принудительная рекомбинация и протекающие при ее реализация процессы радиационного распухания и шитого распыления материалов, которым в основном и посвящена данная работа, особенно иза имоезязаиы ыменко с особенностями структурных превращений во времени.

В1ерЩ1Д'Лййа диссертации иосвящена анализу процессов возникновения радиационных дефектов в металлах и их эволюции, приводящей к про-явлесшю радиационного распухания и вакаисаонного порообразования. Под действием нейтронного облучения в металле кроме неустойчиных пар Френкеля, ашгагЕЛирующих при слонтаниой рекомбинации, возникают н

а '

устойчивые пары радиационных точечных дефектов. Несмотря на то, что их концентрация на два и более порядков меньше, этих устойчивых нар разноименных радиационных дефектов окалывается достаточным, чтобм вызвать при определенных температурко-пръмекных услогиях значительное увеличение объема твердых тел, то есть, радиационное распухание.

Вследствие более сильного взаимодействуя мехеузельных атомов с дислокациями и другими структурными несовершенствами и большей их подвижности в кристаллической решегке (наличие нреферонса) они быстрее, чем вакансии уходят на стоки. Присоединяясь к структурному дефекту (кроме пор и дислокационных вакаксиотшых петель), межузельные атомы достраивают атомные плоскости кристалла, увеличивая тем самым его объем. Песлсомпеисированные же вакансии в определенной температурной области образуют зародыши пор, развивающиеся со временем в поры.

Рассмотрены вопросы проведения испытаний по радиационному рас-пухашп» в реакторах и па ускорителях заряженных частиц, а также вопросы сопоставления полученных экспериментальных данных, представляющие большую важность в оценке радиационной стойкости. Проведенный з главе анализ основных путей ослабления радиационного распухания, развивающихся п настоящее время в радиационном материаловедении, показывает, что в подавляющем большинстве рассматриваемые механизмы разработаны преимущественно для. аустенипгых хромонккелевых сталей типов 18-18 и 15-15 и учитывают, как правило, только состояние исходного твердого раствора без учета развития в кем структурных изменений во времени при различных температурио-времегяшх условиях. Широко применяемый предварительный наклеп также но обеспечивает требуемого результата, таг; как даже при предварительной холодной деформации 30 %, после облучения а реакторе EBR-П дозой 1,35 1023 иейтр/см7' раеяухатм составило около 8 %, а предварительная холодная деформация 10 н 20 % аообщэ ко выявляет каких-либо преимуществ при указанных дозах. Наиболее перспективным направлением представляется создание а пересыщенном твердом растворе условий для дополнительной рекомбинация разноимеихмх дефектов. Для этого необходимо в сталях я сплавах определенным лепгро- < ванисм обеспечить развитый непрерывный однородный распад твердеге раствора с сильно выраженным инкубационным периодом с определенная величиной объемной дилатавдш на границе раздала "формирующаяся фаза-матрица". Возникающие при таком распаде развитые сильные поля структурных искажений кристаллической решетки оказываются способными пс-рераспределять потоки разноименных радиационных татетныя дефактеэ, ослаблять или подавлять миграцию межузедьных атомов ка опасные сгрукт

2К

Д У/7% 18 16 14 12 10

8

6

4

г

0 10 20 30 40 30 60

№,%

Рве. 1. Влияние тягана к редкоземельных элементов на величину радиационного распухания аустенитных хроко!шкелепых сталей и сплавов при переменном содержании нихеля; ЛВ - стали и сплавы с твсрдораствориым упрочнением; СО - сплавы микролегированные редкоземельными элементами;

Г - дисперсиошиутаердмащие стали и сплавы.

турньш стоки (экранировать юс) и обеспечить возможность рекомбинации мвжузлий с вакансиями. .

С этих позиций весьма перспективными являются стали и сплавы с дкгшарсиошшм таердаонем. которые выгодно отличаются от сталей и спла-эов с тоердирветворцык упрочнением равномерностью и однородностью распада. При йтом пршщвпиалыш важны возможности различным легиро-

^ 04Х1Й11ШЦЧ ^ГОШОН4$М4БРЦ \тШ" ЮХМШОШВЩЧ \|оЖ2рЖЛМЫ>ЦЧ ° СОомщ __ФйПГ»

0шишм2бт1от """"ч^^шеш» ^ш5н>5шт2ч мхитшшюр ^»«й«

озхшгущрцч Дз———%рР мхмрэмюч4

ваннам изменять соотношение между сопротивлениям радиационному ргс-пухаиию и деформационной способностью.

На рисунке 1 представлепы обобщенным дашшо по радиационному распуханию аустенптных хромоннкелевых сталаЯ и сплавов с различными принципами легирования. Как видно, стали и сплавы с твердорастворнкм упрочнением (линия АВ), содержащие меньше 35 % ннколя. распухают весьма интенсивно, существенно превышая допускае?!ый уроаопь.

Микролегироваяие редкоземельны?«! элементами, обеспечивающими равномерность и однородность распада твердых растворов (линяя СО) позволяет при содержании никеля 30-35 % обоспечнть радиационной распухание не более 3 %.

В период начала работы, результаты которой представлены в диссертации, была известна высокая сопротивляемость распухают диспсрспошго-гвердеющего сплава РЕ-16 (04Х16Н42М4Т2ЮР, линия ЕР), применение которого ограничивается большим содержанием дефицитного нгаселк, способствующего интенсивной наработке трансмуташтшго галка, а также нпз-кой деформационной способностью.

Таким образом, уменьшение содержания никеля и повышение деформационной способности диснерсиояно-твердеющкх сталей представляются перспективным решением вопросов создания надешшх раднациоккостой-кпх копструкциояных материалов для ядерных и термоядерных энергетических установок.

Р третьей главе приводятся результаты последовательной разработки И исследования аустенитных хромонтселевых дксперскошю-твердеющих сталей, содержащих менее 25 % никеля. Первой в серки сталей с высохни сопротивлением радиационному распуханию была разработана дисперсион-яо-твердеямцая сталь ОЗХ12ГШМТЗРЦЧ, содержащая 23 % № к 2,8 % XI, н > отвечающая основным требованиям обеспечения структурЕэ-хгрхгаудптельгшй рекомбинации.

По рззультатам физико-химического и рехгтгс-гюсгруктуркого анализов, физических катодов исследования и электронной микроскопии построена диаграмма структурных превращений в этой стали, представленная аа рис. 2. В темлературно-временном интервале между япшш СО и АВ происходит многостадийный процесс, включающий в себя образование саг-регатоз, двумерных и трехмерных зон тщи Гикье-Пресюна-Бггарящгою, различных щюмс£г/70чхшх ссстахяи&. формируемой фаты, когерентных фаз

и, какопец, обособившейся равновесной фазы, имеющей поверхность раздела с маточным твердым раствором. Особого пояснения требует построение линии СО, точки на которой получены методом измерения электросопротивления.

Несомненно, процесс распада, обусловленный диффузией, начинается непосредственно с. момента образования твердого раствора, однако, момент регистрации перехода количественных изменений в структуре в качественные смещен во времени, н его определение зависят от применяемых экспериментальных кетодоа. С этой точки зрения линия СБ относительно условна и обозначает возможности экспериментального исследования распада.

Рис. 2. Диаграмма структупкых превращений в стали марки 03X12Н23МТЗРЦЧ.

Изучение закономерностей изменения механических характеристик показало, что этой стали свойственно проявление значительного упрочнения и сопровождающее этот процесс снижение деформационной способности. При увеличении таордостя НВ, МПа в три раза, пластичность (5, %) на инке 'гвердешш уменьшается з шесть раз, достигая 8?».

Сопоставление данных показывает, что упрочнение и сопутствующее ему ыдакенке адзко пластических свойств при старении происходит задолго

до появления обособлен ной фазы типа №з"П, то есть изменение механических свойств определяется структурными превращениями на ранних стадиях формирования избыточной фазы, протекающими в латентном периоде распада твердого раствора. В этом случае высокопрочное состоите определяется объемной долей, плотностью и равномерностью распределения обра. зовапшихся зон пред выделения, промежуточных и когерентных фаз.

Кроме высокой плотности и равномерности распределения зон пред-пыделения у'-фазы типа №зТ', ей присущ xt значительный (до 17 %} фактор размерного несоответствия, а, следовательно, и наличие упругсяскажонных областей, которые обеспечивают дополнительную принудительную рекомбинацию разноимешгых точечных дефектов:

Таким образом, построенная диаграмма позволяет достаточно уверенно формировать тр<^буемоо структурное состояние для обеспечения ослабления радиационного распухатш. Именно па основании диаграммы, для испытаний на распухание были подготовлены образцы, состаренные при 700 °С в течение 100 ч, что привело к. формированию в аустсштсой матрица когерентных частиц, определяемых в электронном микроскопе со специфичному деформациошюму контрасту искаженных областей кристаллической решетки матрицы. Плотность распределения составила 1016 см"2.

Иа основе используемой концепции полагалось, что сталь 03XÍ2II23MT3PI14 должна обладать высокой сопротивляемостью распуханию.

Облучение образцов проводилось на ускорителе ЗСУВИ Харьковского физико-технического института ионами трехзарядког© хрома (Е~ЗМэВ) до дозы 130 сна. Радиационное распухание при этом не превысило 0,1 % (рис.1), что убедительно подтвердило определяющую роль упруги-искаженных областей в обеспечении структурно-принудительной рекомбинации. . .

С целью дальнейшего развития разрабатываемого направления по ослаблению радиационного распухания были выплавлены экспернме1ггал&-ные плавки сталей марок 04Х15Н15МЗТ2ЦЧ и 03Х18Н8Т2, для которых характерно далыгейпгее последовательное снижение содержатся шпег.ля при ' поддержании количества титана на урознв близком к стали ОЗХ123Н23МТЭРЦЧ (2-2,5 %).

При таком легировании эти стали интенсивно твердеют (рис.3) к проявляют достаточную сопротивляемость радиационному распуханию, которая при испытаниях на ускорителе до доз 80-130 ска не превысила уровня 3 % (рис.1), что объясняется уменьшенным содержанием никеля. С другой стороны, уменьшение количества никеля при поддерясании содержания

титана на высоком уровне привело к резкому падению пластичности в обеих сталях. Кроме того, в стали 03Х18Н8Т2 снижение содержания никеля до В% и наличие феррцтообразугащего титана привело к образованию НВ, МПа

' 3600 3200 2800 2400 2000 1600

1200 * 400 600 800500 700 900 500 700300 500 700*500 700

Температура старения, "С

Рис.3. Зависимости твердения аустенитных хромоннкелевых сталей и сплавов с различным содержанием никеля и титана;

а) сплав нимоник ХН77ТЮР <3 % Ti);

б) сталь 04X12И23МТЗРЦЧ (2,8% Ti);

в) сталь 04Х15Н15МЗТ2ЦЧ (1,94 % Ti);

г) сталь 03X18Н8ТЗ (2,4 % Ti);

д) сталь 04Х15Н11ТЦЧ (1,3 % Ti);

* - аустешгоиация 1100 °С, 1ч, вода.

цифры на графиках - длительность старения, час.

значительных количеств 8-феррита а появлению мартенсита в структуре. Формирование указанной структуры недопустимо с точки зрения обеспечения технологичности и свариваемости конструкционною материала. Тем во менее, исследования радиационного распухания рассматриваемых сталей окончательно подтвердили эффективность применения концепции ослабления распухания структурно-принудительной рекомбинацией.'

На основе наложенного, в рамках этой концепции была пре/игрштта попытка разработать сталь с радиационным распуханием приемлемого уровня и достаточной технологичностью. Для этого было повышено содержание никеля до 10-12 % при одновременном снижении суммарного коли-

честпа ферритообразугощих элеммгтов, то ссть, уменьшении содержания хрома до минимального уровня, обеспечивающего коррозионную стойкость И при отсутствии молибдена. Титана было введено î,3 %. Таким образом была создана сталь 04Х15Н11ТЦЧ, диаграмма структурных превращений в которой приведена ira рис. 4. Исследуемая сталь характеризуется гораздо более вялым и протяженным во времени распадом в сравнении со сталью 03Х12Н23МТЗРЦЧ.

Первые заметиьге изменения в физичеосих характеристиках твердого раствора, зафиксированные измерениями электросопротивления и термоэде, происходят значительно позже, вследствие чего кривая CD смещена вправо.

Анализ структурных превращений и изменения механических и физических свойств разработанной стали подтвердил основные предпосылки, заложенные при разработки. Введения 1,3 % титана оказалось достаточно, чтобы перевести твердорастворноупрочнясмую стал;» в разряд дисперсион-по-твердеюших. Низкая тгтегютшгость распада пересыщешгого твердого раствора рассматриваемой стали подтверждается малым уровнем твердения в широком темпорлтурн» временном интервале старения. Возникновение упруго-искаженных областей в матрице фиксируется муаровым узором на электронномтсроскопичсских снимках с одновременным присутствием рефлексов фазы Ni3Ti на элек фонограммах в режиме микродифракции. В данном случае отсутствует четко выраженный дкфраг.дношсын контраст, как в стали 03Х12Н23М1"ЗРЦЧ, что не позволяет произвести прямой расчет плотности распределения когерентных частиц. Тем не менее, наблюдаемый низкий уровень твердения свидетельствует о большей свободе для переношения дислокаций, то есть о достаточно малой плотности формирующихся частиц в сравнении с общей плотностью дислокаций в матр яао (предположительно 10й см"3) и даст основания для предположений о сохранении в данной стали способности сопротивляться радиационному распуханию

С учетом радиациотго-стимулированного распада твердых растсоров под облучением образцы для исследований подготавливались з аустстгпг-зировашгом состоянии. Испытания па ускорителе ЗСУВИ до доз 115 сяа показала изменение объема 3 %, что-вполне допустимо для кокетрукг.ггй активной зоны реакторов я разрядкой камеры термоядерных реакторов. Протекающие под облучением радиационно-стимулиропанкыо процессы подтверждаются электро1гномгосроскопическимп снимками, на которых наряду с радиационными порами наблюдаются сбссоблешше частицы фазы №3Т1.

т. °с

800 700 600

500 400

300 200 100 0

0,1 .1 .10 100' 1000 1000Q

Время, ч

Рис. 4. Диаграмма структурных превращений в диснерсионно-

твердеющей стали марки 04X161111ТЦЧ Цифры у точек - содержание титана в фазовом остатке

(масс. %)

Следует также указать на то, что все рассматриваемые стали были дополнительно легированы редкоземельными элементами ( иттрием, цирконием ), причем установлено, что такое легирование должно быть строго дозированным для обеспечения требуемых вязко-пластических свойств. При недостаточной дозировке эффект повышения пластичности не наблюдается или проявляется слабо, при передозировке же пластичность катастрофически снижается.

Анализ всего комплекса данных по изменению механических свойств я склонности к радиационному распуханию позволил установить устойчивую корреляцию между уровнем дисперсионного дисперсионного твердения и сопротивлением сталей радиационному распуханию. Чем выше уровень твердения, тем менее распухает сталь под облучением.

'iftTiKitiTag_посвящена исследованиям по жаропрочности и

деформационной способности исследуемых сталей в широком температурно-вронеаиом интервале. В результате проведенных испытаний установлено, что, как и следовало ожидать, сталь 04Х15Н11ТЦЧ обладает наилучшими характеристиками деформационной способности. 'Га*, после испытаний на

ОБОСОБЛЕНИЕ И КОАГУЛЯЦИЯ

в 0, 74

ИНТЕРНЕТ АЛЛ ИДОВ Ni jTi • 0.49 во,84 в 1,03

вО,54 ®0,73

в 0, 52

О 0, 36 О 0,36 g Q ИНКУБАЦИОННЫЙ ПЕРИОД

ФОРМИРОВАНИЯ ВТОРИЧНОЙ ФАЗЫ

ДСРАСПАДНЫЙ □

ПЕРИОД

О - 0, ЗУ-ИСХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ :( 1050 °С, 1ч - ВОДА )

__________I____I __J_I__

длительную прочность при 700 °С длительностью 5000 часов остаточное относительное удлиненно составляет 30%, что почти в три раза превосходит пластичность широко применяемой стали 00X1511 i 1МЗБ, уступая только высоконикелевому сплаву 03Х20Ш5М4В.

Наибольший интерес предста ил и ют данные по пластичности при комнатной температуре после длительного старения в широком интервале температур (рис. 5). Как видно из при целинных зависимостей, минимальная пластичность наблюдается после старения длительностью 5000 часов При 550 °С и составляет 42 %. Минимум относительного сужения при той же длительности старения и 650 °С составил 58 %. Рассмотренные даш1ыо подтверждают ожид:шшук>ся высокую деформационную способность разработанной стали.

В пятой главе рассмотрен ы вопросы ралиациошюй эрозии конструкционных материалов н подробно - ионное распыление дисперсионно-твердеющих сталей. Экшсримшты по ионному раскылешш проводились на ускорителе ИЛ У З с сепарацией ионов по массе Российского научного центра "Курчатовский институт". Впервые установлено явление структурной чувствительности щюцесса ионного распыления п экспериментах со сталью ОЗХ12И23МТЗРЦЧ (рис.6). Образцы для испытаний п^кжодили старение длительностью 100 ч в диапазоне 500 850 °С, чп> обеспечило рм.ничные структурные состояния от аустешпизирохшшого до практически. полного нерестаривашш, включая состояние щждимдолытя. Коэффициент распыления определялся весовым методом при 6имб.чрдн1*шкс шшерхности нонами аргона с анергией 20 кэВ. Анализ покаяьшаег, что коэффициент ионного распыления существенным образом зависит от структурного сосдаш« материала и в состоянии лродаыдсления вторичных ипторм^.чллидпых фаз уменьшается более чем в чешро раза по сравнению«: исходным ayen'iüi/н.кцижаинмм состянисм (от 3,8 до ö,8 атом/ион). Проведенный впоследствии эксперименты на ионах водорода подтвердили устаиоилеиные заннснмогти. Минимум ионного распыления совпадает с максимумом еощххинляемоси! радиационному распуханию, что полностью подтверждает едмпстш» лежа/цих и основе этих явлений процессов.

Для объяснения обнаруженного яплелня структурной чувствительности ионного распыления предложена модель влияния структурам« состоя-

Температура старения, "С

Рис. 5. Измените относительного удлинения и сужения исследуемой

стали 04Х15Н11ТЦЧ при комнатной температуре в зависимости от длительности старения в интервале температур 500-850 °С.

т. - исходное состояние: аустенитиБация 1050 °С, 1 час, вода

пия материала на иокноо распыление (рис 7). В состоянии аустогаггизации кристаллическая решетка твердого раствора искажена минимально (рис.7, а) и коэффициент ионного распыления составляет 3,8 атом/ кок. В состояпии предвыделегаи избыточных кнторметаллидпых фаз типа №3Т1 в кристаллической решетке появляются упругоискаженныо области, равномерно распределенные в матрице, в том число и в приповерхностном слое. В данном случае также наблюдается Дополнительная рекомбинация радиационных дефектов, образовавшихся в каскадах соударений, что приводит к существенному уменьшению количества атомов, обладающих импульсом по нормали к поверхности, достаточным для выбивания атома с поверхности. Следует также учитывать и некоторое погашение энергии бомбардирующих атомов упругоискажснными областями кристаллической решетки. Снижение концентрации вакансий, вызванное принудительной рекомбинацией, приводят к замедлению миграции межузельных атомов н

уменьшению глубины слоя, из которого происходи выход ряспылегашх атомов.

Как и в случае радиационного распухания установлено, что дисперсионное твердение может служить надежной мерой оценки и ионного распыления. Действительно, в стали 04X15Н11ТЦЧ с пониженной интенсивностью твердения также наблюдается уменьшение коэффициента ионного распыления, но изменение его составляет 40 %.

S, а*<%|/ион

Рис.6. Влияние структурного состояния дисперсионно-твердеющей стали марки 03Х12Н23МТЭРЦЧ ira сопротивляемость распылению нонами аргона с энергией 20 кэВ; исходное состояние - аустешггазавдя 1100 "С, 1ч, вода.

Распыляемые атомы

Поток ионов

1,У

вякакси \tf~-.— - ' |лг

¿^межуийс ^

(.V ¿.V 1,1 «.V '.V ¡.V

; Хо(~юа

Ч

I

1

Р

нм)

Б = 3,8 атом/ион (Аг+, 20 Кэв)

, АХЬ-глубина распыляемой области

Пробег ионов (глубина поврежденной области)

40-50 н»

Поля напряжен

«1

Формирующая ¡.V

0.8 атом/ион (Аг4, 20 Кэ$

АХо

а)

б)

Рис. 7. Модель структурного состояния и иошгое распыление диспсрсиошю твердсющсй стали:

а) пересыщенный твердый раствор;

б) пересыщенный твердый раствор в латентном периоде распада (в стадии предвыделения вторичной фазы с

высокой плотностью зарождения).

йлеШЙ-Ж!!« оцениваются технологические свойства дисперсионко-твердекяцих сталей при температурах металлургического передела дополнительно к данным по деформационной способности, приведенным в главе 4. Из рис.8 видно, что минимальное относительное удлинение

наблюдается при 600 °С но тремя кратковременных испытаний на разрыв и составляет 35 %. При дальнейшем повышении температуры иагагтаний пластичность увеличивается и выше 700 иС превосходит сталь Х16Н11МЗБ и сплав 03Х20Н45М4Б, что свидетельствует о хорошей технологичности стали 04X151111ТЦЧ в процессе металлургического передела.

Исследована свариваемость дисперсионно-твердегащих сталей с содержанием никеля 23 и 11 % оценкой склонности к образовагаао горячих кристаллизационных трещин по критической скорости поперечной деформации сварного шва, ниже которой горячие трещины не образуются. Критическая скорость (аж) для стали 04Х15НИТЦЧ равна 4,2 мм/мкн. По этому критерию сталь 04Х15Н11ТЦЧ довольно технологична к близка к аустенитным твердорастворпоупрочняемьхм хромсникелевым сталям типа 18-8, 15-15 и других подобных композиций, заметно превосходя дисперсионно-твердягощне стали с высоким с одержанном титана, а также трудподеформируемые высоконикелевыэ сплавы.

Рис. 8. Температурные зависимости кратковременной пластичности (5) твердорастворноупрочняемых и дисперсионно-твердеющих сталей и сплавов при различных температурах испытаний Исходное состояние: аустенитизация 1100 °С, 1 час, вода.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе обобщения литературных данных по кахшшзиам п путям ослабления или подавленна радиационного распухания аустенатныа коррезиошгостойких хромсникелезых сталей и сплавов с различным содержанием никеля в условиях интенсивного Бездействия нейтронного сблучения п собственных исследований влияния легирования п тонкой структуры сталей и сплавов на характеристики радиационного распухания при облучении до повреждающих доз 80-130 сна предложено использовать начальные стадии распада твердых растворов а ауствшптша коррозионнос-гоНких хромоникелевых дпеперенвнио-твердеягащх сталях при высокой плотности и однородности зарождения избыточных фаз как наиболее рациональное структурное состояние конструкционного материала перед началом эксплуатации.

2. Ослабление радиационного распухания в предложенном варианта основано на концепции структурно-принудительной рекдагбинащш А.М.Парпшна, И.В.Горыгаша, А.Н.Орлояа я др., предполагающей обеспечение в сталях и сплавах развитый во времени непрерывный однородный распад твердого раствора ; с сильно выраженным инкубационным периодом с определенной величиной объемной дшштацян на границе раздела "формирующаяся фаза - матрица", а также распадсз тяпа упорядочения, К-состсяпкя, расслоения твердых растворов и др.

Возникающие при такс»! распаде во времени развитые сильные поля структурных искажений оказываются способными перзраспрзделэть потока разноименных точечных дефектов, ослаблять или подавлять миграцию меагузельпых атомов на структурные стохя (экранировать их) и обеспечивать возможность рекомбинации их с вакансиями в упругонскаженных областях.

При заем указывается, что определяющее влияние на повышение способности материалов к рекомбинации разноименных радиационных дефектов оказывают не концентрационное и размерное несоответствия, создающиеся в обкомах исходных твердых растворов при определенном их легирования (тпердорастворное упрочнение), а пессотзетствня, вознтсадовцш при распаде пэресыщешшх (штаст&бнлытах) твердых растворов, а также интенстшость распада.

%

3. Наилучшие результаты по ослаблению радиационного распухания при имитационных испытаниях облучением образцов трохзарядпымк конами хрома на ускорителе ЭСУВИ Харьковского физико-технического института получены при плотности равномерного распределения когерентной вторичной иктерметаллидной фазы типа Ni3Ti порядка 10 16 -10 м см3, которая определена на фольгах методами просвечивающей электронной микроскопии по наличию специфичного деформационного контраста или муарового узора с иидептификацией образующейся фазы методами электронографии.

4. Впервые установлена структурная чувствительность ионного распыления и предложена модель, объясняющая открытое явление с позиций представлений о непрерывном однородном развитом распаде с протяженным во времени инкубационным периодом и значительной объемной дилагацией на границе раздела "формирующаяся фаза - матрица".

Возникающие в твердом растворе упругоискаженные поля структурных искажений экранируют поверхность и существенно уменьшают количество межузельных атомов из каскадов соударений, достигающих поверхности с импульсом, направленным но нормали к ней и достаточным для отрыва от нее. Следует отметить, что также еще показана роль температурного фактора па качественную и количественную стороны процесса.

: 5. Предложен ряд коррозионяоетойких аустешггаых хромоникелевых диснерсионио-твердеющих : сталей марок ОЗХ12Н2ЭМТЗРЦЧ, 04Х15Н15МЗТ2ЦЧ и 04Х15НЦТЦЧ, защищенных авторскими свидетельствами, с последовательно уменьшающимсясодержанием никеля, из которых рекомендуется к применению сталь 04Х15Н11ТЦЧ. Рекомендации основаны на том, что при повреждающих дозах до 130 сна радиационное распухание данной стали не превышает 3 %, коэффициент ишшого раснылеяия в оптимальном структурном состояхми равен 2,8 атом/ион, что на 30 % ниже коэффициента распыления широко применяемых аустсшггных хромоникелевых сталей типа 18-8 и 15-15. Отличительной особенностью стали 04Х15Н11ТЦЧ в предложенном ряду является хорошая технолох-ичиость прй металлурпстеском переделе (относительное удлинение при температурах выше 700 °С превышает 60 %,

что значительно выше по сравнению с высскокикелевым сплавом ОЗХ20Ш5М4Б к малсшыселеиой сталью Х16Ш5МЗБ), удовлетворительная сяпривпсмост;, (критическая скорость попоровшей деформации сварного шва равна 4,2 мм/мин, что соответствует уровню, характерному для стали Х18Н16МЗ), а также достаточно высокий запас пластичности (8 > 40 %) при комнатной температуре после длительного старения в интервале температур 500-850 °С.

5. Уменьшение радиационного распухания разработанных аустешшшх хромоннкелевых дисперс1!ояло-твердеющих сталей до уровня от 0,1 до 3 % при предельных дозах облучкшя н знач15тельное уменьшенпа коэффициента распыления при иог.иоЛ бомбардировке поверхности, основанные на изложенных принципах формирования структуры, существегаю повышают ресурс работы дисперскоьно твердеющих сталей о составе ядерных и термоядерных установок.

6. Построены диаграммы структурных превращений в сталях ОЗХШКЗМТЗРЦЧ и 0Ш5Ш1ТЦЧ с применением физико-химического, реттеноструктурно!1«, металлографического к электронно-микроскопического анализов, а также намерений электросопротивления н термоэде.

Установлены механизмы и кинетика выпадения вторичных фаз а зависимости от температуры я длительности старания. Для этих сталей характерно наличие длительного инкубационного периода. Основными избыточными фазами являются "у'-фазадипа №3Т1 и фаза Лавеса Ре^'П.

7. Впервые установлено, что дисперсионное твердение возможно н в ауетешгпшх сталяп. с небольшим содержанием никеля, минимально необходимом для получения устойчивой аустенитной структуры, и малым количеством г.ггана (1,0 - 1,3 %), необходимого для образования вторичной ннтерметаллидной фазы типа М13Т». Этим сталям свойственна меньшая плотность выделения вторичных фаз, менее интенсивное твердение во премши, а, следовательно, неполное экранирования дислокаций н, как результат, - повышенная деформационная способность и технологичность, пря удовлетворительной, сопротивляемости радиационному расиуханшо и ионному распылению.

8. Изучены временные, температурные и силовые зависимости длительной прочности и деформационной способности исследовашсых сталей. , Показана, что изучаемым дшшерсшмшо твердеющим сталям свойственно наличие развитого периода восходящей ветви на временной зависимости длительной пластичности, то есть повышение пластичности после снижения ее до определенного минимума. Это связывается с высокой изотропностью материала, проявлением длительной сверхпластичности и ашеомодационнык скольжением по границам зерен в условиях распада пересыщенного твердого раствора.

9. Оценка технологичности исследованных дисперснонно-твердеющих сталей по пластичности при температурах металлургического передела, а также по свариваемости (склонность ' к образованию горячих кристаллизационных трещин) подтвердили достаточную технологичность и деформационную способность разработанных в рекомендованных сталей.

10. Проведенная работа но созданию ряда аустенитных коррознонностойкнх дясперсионно-твердегощих сталей с высоким сопротивлением радиационному распуханию и ионному распылению, обладающих достаточным уровнем технологичности, позволяет рекомендовать их в качестве кандидатных материалов для разработки основных узлов и конструкций активной зоны ядерных реакторов п элементов первой стенки реакторов термоядерного синтеза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В предлагаемом диссертационном .исследовании автором самостоятельно уточнены некоторые теоретические аспекты концепции аномальной дополнительной структурно-принудительной рекомбинации, впервые установлено явление структурной чувствительности ионного распыления, разработан ряд яустенитных дисперснонно-твердеющих хромоникелевьгх сталей с содержанием никеля от 25 до 10 %, обладающих высоким сопротивлением радиационному распуханию и ионному распылению, что в совокупности можно классифицировать как новое крупное достижение в развитии перспективного направления радиационного материаловедения, связанного с разработкой я созданием конструкционных материалов с высокой сопротивляемостью радиационному распуханию и

ионному распылению для ухтон и конструкций ядерных и термоядерных энергетических установок.

1. Жаропрочные свойства аустетгшых хромснпкалезых сталей тппа X15H23M3 / Н.Н.Грнбоз, М.И.Криворук , Н.А. Миронова, В.А.Яковлев// Проблемы материаловедения теплоэнергетического оборудования атомных электростяпцпй: Сб. науч. тр. / Лешшгр. пошшжн.ин-т. - Л.: ЛПИ, 1984. - СЛв-52.

2. Сопротивляемость радиационному распуханию нергсаЕвювдт хромистых и хромснжкелезых сталей и сплавов в связи с осо&яшестямя формирования: вторичных фаз / А.М.Парппш, И.Е.Каяосоз, Т.Е.Коршунова, М.И.Криворук // Радиационный эффекты п металлах а сплавах: Материалы Ш Всесоюза, созещ. (Алма-Ата, 30. мая-1 шэял 1?83 г.). - Алма-Ата: Наука КазССР, 1085. - С.203-209.

3. Парппш A.M., Криворук М.И., Зеягин В.Б. Радиационная : новр&здаемость металлов и структурцыа аспекты ее ослабления // Роль дефектов в фнзико-маханнчсскшс сасйствах твердых тел. Ч.П: Тез. докл. объединенной сессии семинаров по фгезяке таердого тела и механике (г.Барнаул, 10-12 септ. 1985 г.) - Барнаул: Алтайский политехи, ин-т, 1985. С. 104.

4. Влияние температуры старении на ?шнреструктуру, мнкротгердость п распыление дисперсионно-твердеющей стали Х12Н23 ионами яртна / М.И.Гусева, Г. В. Гордиева, Е.К.Баранова, А.М.Паршкн, И.Е.Колосов, М.И.Криворук // Атомная знерпиг, 1986, - Т.60. - Выи.6. -C.4G6-408.

5.Ion Sputtering of Aged Alloys / M.I.Guseva, G.V.Gordesva, E.K.Baranova, A.M.Parshin, M.I.Krivcruk // Abstracts of 7-th Intern. Conf. on Plasma Controlled Fusion Devices (Princeton, 1986). - N.Y.U5A, 1386.

б. Криворук М.И., Зпятян В.Б. Роль ранних стадий распада а процессах упрочнения дисперсиопио-твердеюхцих сталей // Оптимизация структуры и свойств сталей и сплавов в саете реализации программы "Ихттшсифюсацкя-ОО": Материалы краткосрочного семинара (г.Лсяянград, 25-26 сшт. 1Ш7 г.) / Под ред. к.т.ц. В.Н.Барсукова. - Л.: ЛДНТП, 1987. - С.15-19.

7. Структурные аспекты ослабления радиационного охрупчивашш аустенитпкх сталей и сплавов / Э.С.Айтхожин, Ш.Ш.Ибрагимов, И.Е.Колосов, Т.Е.Коршукова, М.И.Криворук, Г.А.Наумонко, А.М.Парпшн // Радиационные дефекты в металлах: Материалы 1У Всесоюзн. совещ. (г. Алма-Ата, 4-6 гаоня 1986 г.). - Алма-Ата: Наука КазССР.1988. - С. 133139.

8. Дисперсионное твердение как мера ослабления радиационного распухания / A.M.Паршин, М.И.Криворук, В.Б.Звягин, И.Е.Колосов // Радиационные дефекты в металлах: Материалы 1У Всесоюзн. совещ. (г. Алма-Ата, 4-6 июня 1986 г.). - Алма-Ата: Наука КязССР, 1988. - С.143-147.

9. Распыление дисперсионно-тверденицей стали и структурные аспекты его ослабления / М.И.Гусева, ' Г.В.Гордеег.а, Е.С.Ионовз, А.М.Паршии, М.И.Криворук // Поверхность. Физика, химия, механика, 1989. - N9. - С. 122-128.

10. Паршин A.M., Кришрук М.И., Тсплухип. В.Г. Подавление радиационного распухания аустеиитных сталей путем регулируемого распада их твердых растворов // Радиационная физика твердого тела: Тез. докл. i совещ. стран СЭВ (г.Сочи, 15-23 охт. 1989 г.). - М.: МИЭМ, 1989.-С.47.

И. Криворук М.И., Теплухин В.Г., Звягщх В.Б. Процессы предБЫделсния g'-фазы и ослабление радиационного распухания и ионного распыления // Фазовые превращения, структура к свойства сталей и сплавов: Межвуз. сб.- JI.: СЗПИ, 1989. - С.80-89.

12. Криворук М.И., Звягин В.Б., Теплухин В.Г. Радиационное распухание конструкционных материалов и пути его подавления // Новые стали и сплавы, режимы их термической обработки: Материалы краткосрочного семинара (г. Ленинград, 26-27 сект. 1989 г.) / Под ред. д.т.н. Ю.0.Шахназарова. - Л.:ЛДНТП, 1989, - С.11-13.

13. Металловедение и термическая обработка. Ч.З: Методические указания к лабораторным работам / Н.В.Виноградова, М.А.Жукова, ' М.И.Криворук и др.; Под общ. ред. проф. А.М.Паршина. - Л.:ЛПИ, 1989.

- 147с.

14. Партии A.M., Криворук М.И. Ранние стадии распада в дисперсионво-твердеющих аустенитяых сплавах и их влияние на прочность и пластичность // Строение и механические свойства металлических

материалов: Материалы краткосрочного семинара <г. Ленинград, 14-15 м::рта 1930 г.) / Под ред. Л:К.Васильева. - Л.:ЛДНТП, 1950. - С.55-58.

15. Стру1ггурная рекомбтищил радиациошгых дефектоп в сталях типа Х15Н11, легкрязашшх титаном и РЗМ / Л.М.Парянга, М.И.Криворук, В.Б.Звягпн, В.Г.Теплухна // Радиационное создейстпие на материалы Термоядерных реакторов: Тез. докл. Всесоюзн. конф. 4.1 (г. Ленинград, 18-20 сеит. 1939 г.). - Л.: ЦНИИ КМ "Прометей", 1990. - С.98-99.

16. Криворук М.И., Звягин В.Б., Теплухнн В.Г. Структурное аспекты радиационного распухания днсггерсяоино-ткрдекнция сталей // Радиационная повреждаемость л работоспособность материалов ядерных энергетически установок: Сб. научп. тр. / Лешшгр. политех п. ин-т. - Л.: ЛПИ, 1990. - С. 15 21.

17. Кириллов Н.Б., Коршунова Т.Е., Криворук М.И. Структура ы дляхгльшш прочность в условиях нейтронного облучения сплава млркл ОЗХ20Н20М2БРЦЧ // Радиационная повреждаемость и работосиоссбность материалов ядерных энергетических установок: Сб. научи. тр. / Ленкпгр. политехи. Ш1-т. - Л.: ЛПИ, 1950. - С.49-51.

18. Разработка . аустенкткоп дисперсионно-твердеющей стали для термоядерных реакторов / А.М.Наршнн, М.И.Криворук, В.Г.Тонлухпн, В.Б.Звягян // Повышение качества, надежности и долгоэечностн изделий из конструкциотшгх, жаропрочных, порошковых и инструментальных сталей и сплавов: Материалы краткосрочного семинара (г. Легаш-рад, 13-14 септ. 1990 г.) - Л.:ЛДНТП, 1980. - С.33-37.

19. Нарппш А.М., Криворук М.И., Теплухии В.Г. Дисперсятагао-твердеющая аустеннтная экономнолегировшшал никелем сталь для термоядерных реакторов // Тез. докл. 1У Мегкдуиар. конф. по исследованию л разработке кояструкцколных материалов для реакторов термоядерного синтеза (г. Дубна, 29-31 явв. 1990 г.). - М.: Черметипформ, 1990. - С.55.

20. Дисперсионное таерденне и радиационное. распуханио аустакнтных сплавов / А.М.Парппш, М.И.Криворук, И.М.Неклюдов, В. Н. Воеводин / Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов: Тез. докл. 1У Всесоюзн. семинара (г. Петрозаводск, 2 4 окт. 1990 г.). - Л.: ЦКТИ, 1930. - С.4.

21. Криворук М.И., Теплухии В.Г., Звягин В.Б. Технологичная аустешшгая сталь с высоким сопротивлением радиационному распуханию / / Радиационная повреждаемость н работоспособность конструкционных

материалов: Тез. докл. 1У Всесоюзп. семинара (г. Петрозаводск, 2-4 окт. 1990 г.). - Л.: Ц1СТИ, 1990. - С.5.

22. Ослабление радиационного распухания диснерсиошю-твердоющей стали типа Х15Н11 / В.В.Брык, В.Н.Воеводин, И.М.Неклюдов,

A.М.Нарпган, М.И.Криворук, В.Г.Тошгухкк // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное матсриаловеде1гае, 1990. - Вып. 1(52). - С.32 3G.

23. Радиационное распухание и принципы лидирования сплавов / . А.М.Паршкн, В.Б.Звягин, И.Е.Колосов, М.И.Криворук, В.Г.Топлухии //

Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Термоядерный синтез, 1991. -Вьш.З. - С.37-40.

24. Каскады атом-агомных соударений в сплавах с выделениями вторичных фаз / В.В.Кирсанов, А.М.Партин, С.Е.Кислицин, Е.М.Кислицина, М.И.Криворук, В.Г.Теплухип // Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий: Тез. докл. 1 Всесогозн. совещ. (г. Обнинск, 2325 апр. 1991 г.). - Обнинск.: ОИЛЭ, 1991. - С.14.

25. Криворук М.И., Теплухин В.Г. Технологичная нераспухакицая аустгаштная сталь марки 04Х15Ш1ТЦЧ // Новые стали и сплавы, режимы их термической обработки: Материалы научно-технического семинара (г. С-Петербург, 17-18 сет. 1992 г.). - СПб.: ЛДНТП, 1992. -С.13-15.

26. Высокочистая вакуумно-плотпая сталь / А.М.Паршин, И.Е.Колосов, М.И.Криворук, В.Л.Кривощеков, М.И.Олешш,

B.Г.Теплухин // Радиационное воздействие на материалы термоядерных реакторов: Тез. докл. Второй Междунар. конф. (г. С-Пстербург, 21-24 сент. 1992 г.). - СПб.: ЦНИИ КМ "Прометей", 1992. - С.60-61.

27. Паршин A.M., Криворук М.И., Теплухин В.Г. Дисперсионное твердение и оптимальное микролегирование скандием радкационко-коррозионностойких технологичных аустенитных сталей типа ХНС // Радиационная физика твердого тела: Тез. докл. 2 Межотраслевого совещ. ■ (г.Севастополь, 1-6 июня 1992 г.). - М.:МИЭМ, 1992. - С.11.

28. Паршш A.M., Колосов И.Е., Криворук М.И. Принципы легирования к создание особочистой радиационко-коррозионностойкой аустешггаой стали марки Х18Н14Ч двойного вакуумного переплава // Радиационная физика твердого тела: Тез. докл. 2 Межотраслевого совещ. (г. Севастополь, 1-6 нюня 1992г.), - М.: МИЭМ.1992. - С.14-18.

29. Паршой A.M., Криворук М.И., Теплухген В.Г. Структурно-принудительная- рекомбинация и распухание металлов // Вонросы атомной науки н техники. Сер.: Материаловедение и новые материалы, 1992. - Вып. 1(45). - С.10-14.

30. Принципы легирования сплавов и радиационное распухание /

A.М.Парппш, В.Б.Заягин, И.Е.Колосов, Т.Е.Коршунова, М.И.Криворук,

B.Г.Теплухин // Металлы, 1993. - N3, - С.73-77.

31. Parshin A.M., Teplukhiû V., Krivoruk M. Swelling-resistant and processable dispertion-hardening austenitic steel // Abstr. 2 nd Sino-Russ. Symp. Adv. Mater, and Processes. Xi:m, 8-13 Oct., 1@93. - [Xian], 1993. -

C.65.

32. Стойкая к распуханию дисперсионно-твердеющая аустенитная технологичная сталь с низким содержанием никеля / В.В.Брык, В.Н.Воеводин, И.М.Неклюдов, A.M.Паршин, М.И.Криворук, В.Г.Теплухин // Вопросы атомной науки и техники. Сер.-.Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 1993. -Вып. 1(60). - С.ЗС-40.

33. Пути создания особо чистой аустештшй коррозионно-стойкой свариваемой стали / А.М.Парппш, В.А.Бардин, И. Е. Колосов, М.И.Криворук, В.Л.Кртющеков, M.И.Оленин, В.Г.Теплухин // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Термоядерный синтез, 1593. -Вып. 1-2. - С.21-28.

34. Криворук М.И., Кириллов Н.Б., Скотшпсова М.А. Оптимальное легирование сталей и сплавов редкоземельными элементами / / Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов: Тез. докл. 5 Межгосударственного семинара (г.Псков, 1993). -СПб.: СПбГТУ, 1993. - С.7.

35. Криворук М.И., Паршин A.M., Теплухин В.Г. Подавление радиационного распухания структурно принудительной рекомбинацией // Радиационное воздействие на материалы термоядерных реакторов: Тез. докл. Ш Международной конференции (С-Петербург. 26-28 сект., 1994 г.). - СПб.: "ЦНИИ КМ "Прометей". - 1994. - С.86 87.

3S. Парщни A.M., Криворук М.И. Структурно-принудительная рекомбинация и подавление радиационного распухания / / Пластическая и термическая обработка современных металлических материалов: Тез. докл. Междуавр. научяо-техн. российско-германской конф. (С Петербург, 17-19 мая, 1995 г.). - СПб.: СПбГТУ. - 1995. - С.32.

37. Криворук M.И. Структурная чувствительность ноннего распыления // Радиационная повреждаемость к работоспособность конструкционных материалов: Tea. докл. У1 Межгосударственной копф. (г. Белгород, 12-14 сеят., 1995 г.). - Санкт-Петербург, Белгород: БГПУ. -1995. - С.9.

38. Паршин A.M., Криворук М.И., Теплухин В.Г. Влияние микролегнрования редкоземельными элементами на свойства сплавоз / / Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов: Тез. докл. У1 Межгосударственной коиф. (г. Белгород, 12-14 сент., 1995 г.). - Санкт-Петербург, Белгород: БГПУ. - 1995. - С. 10-11.

39. Паршин A.M., Колосов И.Е., Криворук М.И. Задания по оценке радиационной повреждаемости и работоспособности конструкционных материалов ядерных энергетических установок: Методические указания. -СПб.:ООО "Пояитехншса-сервкс", 193S. - 11с.

40. A.C. N 218937. Коррозионпостойкая сталь / М.И.Криворук, H.H.Грибов, И.Е.Колосоо к др., 1985.

41. A.C. N 219970. Сталь / А.М.Паршип, М.И.Крнворук, В.И.Паршина и др.,1985.

42. A.C. К 227140. Жаропрочная сталь / А.М.Парппш, М.И.Криворук, И.Е.Колосов и др., 1935.

43. A.C. N 25246. Жаропрочная сталь / А.М.Паршип, М.И.Криворук, И.Е.Колосов и др., 1937.

44. A.C. N 310019. Свариваемая радшщноплсстойкая сталь / А.М.Парпшк, М.И.Криворук, И.Е.Колосов , 1890.

45. A.C. N 310163. Высокопрочная радяациоиЕсстоЙкая стала / А.М.Парпши, М.И .Криворук, В.Б.Звягин, 1980.

48. A.C. N 310211. Жаропрочная коррозиояиостойкая сталь / А.М.ПаршиЕ, В.А.Игиатов, М.И.Крнворук и др., 19S0.

47. Патент N 2016130. Корроаиотшсстойкая сталь / А.М.Шрппш, М.И.Криворук, В.Е.Бардин и др., 1994.