автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Структурно-физические аспекты радиационного распухания и вакансионного порообразования в конструкционных материалах атомных энергетических установок

На правах рукописи

ЗВЯГИН ВЛАДИМИР БОРИСОВИЧ

СТРУКТУРНО-ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИАЦИОННОГО РАСПУХАНИЯ И ВАКАНСИОННОГО ПОРООБРАЗОВАНИЯ В КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Специальность: 05.02.01- Материаловедение (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 О ДЕК 2009

Санкт-Петербург 2009

003487906

Работа выполнена на кафедре материаловедения и технологии материалов и покрытий Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Северо-Западный государственный заочный технический университет" (ГОУВПО "СЗТУ")

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

заслуженный деятель науки и техники РФ, академик АИН РФ, доктор технических наук, профессор Паршин Анатолий Максимович

заслуженный деятель науки и техники РФ, заслуженный работник высшей школы, доктор физико-математических наук, профессор Калин Борис Александрович

доктор технических наук, профессор Рыбников Александр Иванович

доктор технических наук Фабрициев Сергей Анатольевич институт проблем машиноведения РАН

Защита состоится 22 декабря 2009г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.19 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ГОУ "СПбГПУ") по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, лабораторно-аудиторный корпус, кафедра машин и технологии обработки металлов давлением.

С диссертационной работой можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ "СПбГПУ".

Автореферат разослан 20 ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, У доктор технических наук,

профессор —----- В.Н. Востров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Основополагающим фактором, определяющим уровень развития материального производства, является состояние энергетики. Проблемы энергетики особенно обострились сейчас в условиях глобального финансово-экономического кризиса. Но именно энергетика может и должна сыграть ключевую роль в преодолении кризиса и дальнейшем развитии мировой экономики.

После многовекового использования различного рода ископаемого топлива: каменного угля, нефти и нефтепродуктов, человечество уже ищет новые, более оптимальные источники энергии. Такие источники, как солнце, ветер и вода уже давно изучаются в качестве альтернативы ископаемому топливу и даже частично эксплуатируются. Между тем, ядерная энергетика больше чем другие виды энергетики привлекает к себе внимание всех государств. Ныне, около 20% электроэнергии в мире вырабатывается на атомных энергетических станциях (АЭС). Из общего числа АЭС в мире, 204 находятся в Европе, в том числе в России - 10, 122 в США и Канаде, 108 в Азии, и лишь две в Африке.

Развитие атомной энергетики в России определено Концепцией федеральной целевой программы "Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года" утвержденной Постановлением Правительства Российской Федерации от 6 октября 2006 года№ 605.

В настоящее время на 10 атомных станциях России эксплуатируется 31 энергоблок установленной мощностью 23242 МВт, из них 15 реакторов с водой под давлением (9 ВВЭР-1000, 6 - ВВЭР-440), 15 канальных кипящих реакторов (11 РБМК-1000 и 4 ЭГП-6), 1 реактор на быстрых нейтронах. Доля выработки электроэнергии атомными станциями в России -16%.

К числу требований, предъявляемых к конструкционным материалам АЭУ, относится необходимость сохранения в процессе длительной эксплуатации высокого уровня механических и физических свойств основных узлов ядерных и термоядерных энергетических установок.

Создание новых конструкционных материалов или оценка их пригодности к специфическим условиям эксплуатации являются весьма сложными научными и инженерными задачами.

Особую сложность представляют разработка или выбор конструкционных материалов для узлов активной зоны (оболочек твэлов, чехлов технологических каналов и др.) реакторов на быстрых нейтронах, так как флюенс нейтронов на эти материалы составляет до 3-1023 нейтр/см2 при рабочих температурах 300-700 °С. В таких температурно-временных условиях радиационное распухание аустенитных хромоникелевых коррозионностойких сталей и сплавов, являющихся основными конструкционными материалами активных зон атомных энергетических установок, может достигать 10-30%.

В еще более сложных условиях будут работать конструкционные материалы основных узлов термоядерных энергетических установок. Если даже не рассматривать взаимодействие плазмы с поверхностью материала первой стенки, то и тогда остается проблемой предотвращение в нем опасных объемных изменений, снижения механических, физических и других свойств.

Практический интерес к явлению радиационного распухания обусловлен опасностью последствий радиационного распухания конструкционных материалов активной зоны быстрых реакторов и материалов первой стенки термоядерных реакторов: во-первых, может уменьшиться проходное сечение каналов с теплоносителем, что изменит тепловой режим работы реактора; во-вторых, может произойти заклинивание пакетов с твэлами с вытекающими отсюда серьезными последствиями; в-третьих, развитие пористости может значительно ухудшить механические и физические свойства конструкционных материалов и ускорить процесс разгерметизации оболочек твэлов. Таким образом, радиационное распухание и другие отмеченные неблагоприятные последствия нейтронного облучения могут стать определяющими в создании работоспособных и экономичных быстрых реакторов и перспективных термоядерных энергетических установок.

Достигнутые к настоящему времени успехи в изучении явлений вакансионного порообразования и радиационного распухания связаны с работой научных коллективов, возглавлявшихся А.Д. Амаевым, Г.Г. Бондаренко, С.Н. Вотиновым, И.В. Горыниным, В.Ф. Зеленским, Б.А. Калиным, Ю.В. Конобеевым, И.С. Лупаковым, И.М. Неклюдовым,

A.M. Паршиным, П.А. Платоновым, В.В. Рыбиным, В.В. Сагарадзе,

B.К. Шамардиным, В.А. Цыкановым и другими советскими, российскими и зарубежными учеными.

Выявление природы и механизма зарождения вакансионных пор, а также способов ослабления или подавления радиационного распухания является важнейшей проблемой, имеющей не только теоретическое, но и прикладное значение при изучении прочности конструкционных материалов.

Связь работы с научными программами. Работа выполнена на кафедре Материаловедения и технологии материалов и покрытий ГОУВПО " СевероЗападный государственный заочный технический университет".

Диссертационное исследование выполнялось в рамках прикладных госбюджетных НИР: Г-7-5.1-91 "Повышение физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик металлических материалов" (1991-1995г.г.), Г-7-23-96 "Повышение физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик металлических материалов" (1996-2000г.г.), Г-7-3-2001 "Повышение физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик материалов различного назначения" (2001-2005г.г.), Г-7-01-06 "Комплексное исследование материалов различного назначения с целью оптимизации их физико-механических и служебных свойств" (2006-2011 г.г.).

Цель и основные задачи исследования. Целью работы являлось установление закономерностей и физических механизмов влияния параметров облучения, испытания, исходной структуры материала и ее эволюции под действием облучения на эффекты радиационного распухания и вакансионного порообразования применяемых и перспективных материалов водо-водяных энергетических реакторов транспортных и стационарных АЭУ.

Дня достижения поставленной цели необходимо было решил» следующие задачи:

1. Обобщить исследования по проблеме деградации гарантированных свойств металла в конструкции атомных энергетических установок. Определить основные факторы, обуславливающие деградацию свойств металла й установить связь со структурными превращениями в конструкционных материалах в процессе производства и эксплуатации изделий.

2. Определить влияние нейтронного облучения и особенности, при этом, распада твердых растворов на служебные характеристики конструкционных материалов.

3. Установить закономерности изменения механических свойств сталей и сплавов с особенностями легирования и старения в широком интервале температур.

4. Обобщить и проанализировать широкий комплекс исследований по проблеме радиационного распухания конструкционных материалов. Определить основные пути подавления или ослабления радиационного распухания.

5. Исследовать влияние структурно-фазовых превращений на процессы вакансионного порообразования и радиационного распухания в распадающихся пересыщенных твердых растворах сталей и сплавов с твердорастворным упрочнением и дисперсионно-твердеющих.

6. Исследовать физические механизмы влияния микролегирования редкоземельными элементами на склонность облученных материалов к радиационному распуханию.

Объектом исследования является радиационная повреждаемость конструкционные материалов атомных энергетических установок.

Предметом исследования являются закономерности и физические механизмы вакансионного порообразования и радиационного распухания, применяемых и перспективных материалов водо-водяных энергетических реакторов транспортных и стационарных АЭУ, устанавливающие взаимосвязи между параметрами облучения, дефектной структурой и структурными превращениями на различных стадиях распада в облученных материалах.

Базовыми методологическими научными работами диссертационного исследования являются труды отечественных и зарубежных ученых и специалистов по исследуемой проблеме, материалы научно-практических конференций и семинаров, материалы, полученные непосредственно в процессе исследований, на предприятиях и организациях.

Избранные методы исследований базируются на методиках, имеющихся в настоящий момент в радиационном материаловедении, а также широком применении современных методов исследования сталей и сплавов: стандартных механических испытаний, металлографического анализа, электронно-микроскопического анализа, микродифракционного анализа, физико-химического анализа, физических методов исследования и испытаний материалов, математической статистики, теории оптимизации и планирования эксперимента, физического и математического моделирования и согласуются с известным опытом создания и совершенствования сталей и сплавов.

Достоверность и обоснованность основных положений и выводов диссертационной работы обеспечивается тщательной обработкой и обобщением большого объема экспериментальных данных по изучаемой проблеме.

Основные положения, выносимые на защиту:

- закономерности изменения механических свойств сталей и сплавов с особенностями легирования и старения в широком интервале температур;

- закономерности структурных превращений, протекающих в сталях и сплавах на различных стадиях распада твердых растворов, усиливаемых радиационным воздействием;

- определяющее влияние несоответствий, возникающих при распаде пересыщенных (метастабильных) твердых растворов, а также интенсивность распада твердых растворов на повышение способности твердых тел к рекомбинации разноименных точечных радиационных дефектов;

- физические механизмы влияния микролегирования бором и редкоземельными элементами (иттрий, скандий и др.) на склонность облученных материалов к радиационному распуханию;

- установленные температурные зависимости радиационного распухания и вакансионного порообразования в аустенитных сталях типа Х15Н15;

- разработанный ряд аустенитных сталей с высокой сопротивляемостью радиационному распуханию;

- явление аномальной рекомбинации разноименных радиационных дефектов, влияние на него различных факторов и теоретическая оценка величины эффекта снижения распухания в условиях аномальной рекомбинации на примере простой модели распадающегося твердого раствора.

Научная значимость полученных результатов:

- впервые установлено, что повышение прочностных свойств (а„, сод), снижение пластичности (8 ,¥) и увеличение твердости в процессе длительного старения сталей типа 04Х15Н15МЗТ2Ч и подобных композиций происходит задолго до появления обособленных вторичных интерметаллидных фаз, т. е. изменение механических свойств обусловлено процессами, протекающими на ранних стадиях распада твердого раствора от зарождения сегрегатов, до потери когерентности вторичной фазы. Это свидетельствует о важной роли процессов предвыделения вторичных фаз в изменении комплекса механических и физических свойств;

- автором установлены температурные зависимости радиационного распухания и вакансионного порообразования в аустенитных сталях типа Х15Н15;

- проведенными исследованиями отвергается установившееся мнение, что аустенитным хромоникелевым сталям и сплавам (ГЦК-структура), в отличие от сталей и сплавов с ОЦК - и ГПУ - структурами, свойственна высокая склонность к радиационному распуханию и вакансионному порообразованию;

- впервые показано, что при введении в хромоникелевые аустенитные стали с умеренным содержанием никеля (стали типа 12-23, 15-20, 15-15) 1,6-3,0 % титана, и особенно при одновременном микролегировании их иттрием и цирконием, создаются условия значительного ослабления или даже подавления радиационного распухания и вакансионного порообразования;

- впервые показано, что с увеличением содержания титана в аустенитных хромоникелевых сталях и обеспечения при этом развитых процессов предвыделения интерметаллидных фаз типа Ni3Ti с высокой плотностью их зарождения, достигается как максимум твердения (и упрочнения), так и наибольшая сопротивляемость стали к радиационному распуханию и вакансионному порообразованию. В таком случае интенсивность дисперсионного твердения является показателем принудительной рекомбинации точечных радиационных дефектов и мерой ослабления радиационного распухания и вакансионного порообразования сплавов;

- сформулированы общие черты явления аномальной рекомбинации разноименных радиационных дефектов, влияния на него различных факторов и дана теоретическая оценка величины эффекта снижения распухания в условиях аномальной рекомбинации на примере простой модели распадающегося твердого раствора.

Научная значимость результатов исследований по теме диссертации определяется тем, чем они развивают научные представления о вакансионном порообразовании и радиационном распухании, раскрывают сущность механизмов и закономерностей их протекания, способствуют развитию науки и служат базой для дальнейших исследований в области радиационной повреждаемости конструкционных материалов.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных связей состава и строения материалов на разных уровнях (макро, микро, нано, атомном) с комплексом физико-механических эксплуатационных свойств с целью обеспечения надежности и долговечности материалов и изделий и установление закономерностей физико-химических и физико-механических процессов, происходящих на границах раздела в гетерогенных структурах открывают новые возможности поиска и разработки принципов легирования сталей и сплавов.

Результаты научно-исследовательской работы "Установление явления ослабления ионного распыления в распадающихся твердых растворах" решением Научного совета по проблеме "Радиационная физика твердого тела" от 26 декабря 1986 г. признаны важнейшим достижением за 1986 г. в области

радиационной физики твердого тела и зарегистрированы в отделении общей физики и астрономии АН СССР.

Установленное явление аномальной рекомбинации разноименных радиационных дефектов - благодаря формированию неоднородных упругих полей, которые экранируют дислокации и обеспечивают встречу, а затем и рекомбинацию межузельных атомов с вакансиями, указывает на возможность целенаправленного создания радиационностойких конструкционных материалов и управления процессами радиационного дефектообразования в конструкциях атомных энергетических установок.

Практическая значимость. Полученные результаты важны для понимания физических процессов, протекающих в металлах и сплавах под облучением и возможных причин деградации физико-механических свойств материалов изделий активных зон реакторов на быстрых нейтронах и внутрикорпусных устройств реакторов на тепловых нейтронах.

Даны рекомендации по возможности применения в качестве перспективных конструкционных материалов для оболочек тепловыделяющих элементов транспортных и стационарных атомных энергетических установок высоконикелевых сплавов типа ОЗХ20Н45М4БЧ, 03Х20Н45М4БРЦ и экономнолегированной никелем стали 04Х15Н15МЗТ2Ч на основании оценки их сопротивляемости низкотемпературному радиационному охрупчиванию, радиационному распуханию, радиационной ползучести, коррозионным повреждениям в сравнении со сталью ОЗХ16Н15МЗБ.

Кроме того, использование материалов исследования в учебном процессе позволяет готовить специалистов с высшим образованием в соответствии с современными представлениями о физической сущности явлений, происходящих в материалах в условиях производства и эксплуатации. Эти знания позволят им целенаправленно выбирать конструкционные материалы и использовать их на практике.

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в научных работах соискателя и обсуждены на 10 научно-практических конференциях и семинарах. В этих работах отражены основные идеи и принципы диссертационного исследования.

Апробация работы. Материалы работы доложены на : Всесоюзном постоянном семинаре "Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов" в г. Пскове, 1984,1986,1993 г.г., пос. Полярные Зори 1988 г., г. Белгороде, 1995 г.; Научно-технических семинарах кафедры "Металловедение" Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, 1984-2000 г.г.; Объединенной сессии постоянных семинаров по общей проблеме "Роль дефектов в физико-механических свойствах твердых тел" г. Барнаул,1985 г.; Всесоюзном совещании "Радиационные дефекты в металлах и сплавах", г. Алма-Ата, июнь, декабрь 1986 г.; Научно-технических семинарах при Ленинградском доме научно-технической пропаганды (ЛДНТП), 1987, 1989, 1990 г.г.; I Всесоюзной конференции "Радиационное воздействие на материалы

термоядерных реакторов", г. Ленинград, сентябрь 1990 г.; Международной конференции, г. Харьков, 1990 г, IV Всесоюзном семинаре "Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов", г. Петрозаводск, октябрь 1990 г.; Научной конференции, г. Санкт-Петербург, апрель 2003 г.; XIV Международном совещании "Радиационная физика твердого тела", г. Севастополь, июнь 2004 г.; Юбилейной научно-технической конференции СЗТУ, г. Санкт-Петербург, 2006 г.; IV Международной практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности", г. Санкт-Петербург, октябрь 2007 г.; III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и преподавателей "Актуальные проблемы управления техническими, информационными, социально-экономическими и транспортными системами", г. Санкт-Петербург, ноябрь 2008 г.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 41 печатной работе, в том числе в 5 статьях в научно-технических изданиях, рекомендованных ВАК и 6 авторских свидетельствах СССР.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, основных выводов и списка литературных источников. Общий объем диссертации - 292 страницы, включая 10 таблиц, 62 рисунка и список литературных источников из 218 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении описано состояние проблемы, обоснована ее актуальность, определены цели и задачи работы, изложена научная новизна полученных результатов, их практическая и научная значимость, представлены основные положения, выносимые на защиту, указан объем и структура диссертации.

В первой главе "Структурно-физические и конструкторско-технологические аспекты выбора сплавов, их работоспособность и повреждаемость в конструкции атомных энергетических установок" показано, что, несмотря на увеличение объема экспериментов, принятый комплекс исследований недостаточно полно оценивает сопротивляемость изделий разрушению в процессе их эксплуатации.

О пригодности конструкционных материалов к конкретным условиям работы различного оборудования и машин судят по комплексу свойств, полученных при исследовании образцов, а теперь уже и по результатам дополнительного проведения полунатурных и натурных испытаний. Пригодность сталей и сплавов для работы в составе тепловых энергетических установок оценивается по комплексу характеристик, полученных при исследовании ползучести, длительной прочности и пластичности, а также релаксации напряжений в интервале возможных рабочих температур, коррозионной стойкости и жаростойкости в рабочих средах, усталости в условиях циклических нагрузок, теплосмен и контакта с рабочими средами.

Для оценки работоспособности конструкционных материалов основных узлов активной зоны атомных реакторов и конструкций первой стенки и

бланкета термоядерных установок требуется еще больший объем эксперимента и проведения стендовых испытаний.

Это обусловлено не только тем, что нейтронное облучение ускоряет процессы ползучести, усиливает временную зависимость длительной прочности, резко снижает кратковременную и длительную пластичность в широком интервале температур, повышает критическую температуру вязко-хрупкого перехода, снижает коррозионную стойкость, вызывает распухание и вакансионное порообразование, но и тем, что в результате протекания (п, а)- и (п, р) - реакций возникают трансмутантные элементы (например, газообразные и легкоплавкие примеси), способствующие проявлению гелиевого и водородного охрупчивания, газового распухания и др.

Исследования разрушенных изделий показывают, что в тепловой и ядерной энергетике большинство повреждений не сопровождалось пластической деформацией.

В ряде случаев на работоспособности конструкций и машин весьма отрицательно сказываются отступления от технологических процессов в производстве полуфабрикатов при металлургическом переделе, в процессе сварки, при гибке и раздаче труб и других операциях.

Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации показывает, что наличие преждевременных разрушений в значительной мере нужно связывать с тем, что уже в процессе конструирования и изготовления произошла "деградация" гарантированных свойств металла в конструкции.

Весьма существенно сказывается на работоспособности изделий и отступление от расчетных условий эксплуатации (перегревы металла, нарушение водного режима и т. д.). Таким образом, в реальных условиях эксплуатации сопротивляемость разрушению узлов и конструкций может резко понижаться, несмотря на "оптимальные" запасы прочности, принятые при конструировании.

Следует указать на то, что иногда допускаются и просчеты в выборе конструкционного материала для конкретных условий эксплуатации. В таком случае работоспособность конкретного материала в конструкции и его долговечность будут определяться не только его механическими свойствами, заложенными в расчете, но и особенностями конструкции, качеством изготовления и надлежащими условиями эксплуатации.

Рассмотрено влияние на работоспособность конструкционных материалов таких важных структурно-физических факторов, как равномерность распада твердых растворов и объемная дилатация на границе раздела "формирующаяся вторичная фаза - матрица".

Равномерность распада твердого раствора приводит к созданию в матрице относительно правильного чередования частиц карбидов или интерметаллидов, т. е. к образованию типа макрорешетки из этих фаз. При таком распаде, в отличие от неоднородного, избирательного, твердый раствор в процессе температурно-временных циклов под нагрузкой (жаропрочные

материалы, теплостойкость инструмента и т. д.) все время остается относительно изотропным и обеспечивает возможность равномерности протекания пластической деформации.

Одновременно с этим обеднение твердого раствора легирующими элементами (разупрочнение его) облегчает работу границ зерен в условиях ползучести, так как появляется возможность реализации течения внутри них. Это замедляет развитие межзеренных повреждений во времени и обеспечивает более высокую остаточную пластичность при разрушении.

Равномерность распределения первичных фаз и высокая однородность и плотность зарождения вторичных карбидных, интерметаллидных и других фаз являются необходимым, но не единственным условием, обеспечивающим ослабление повреждаемости конструкционных материалов.

Выполнение требований по обоснованному выбору конструкционных материалов, оптимальному проектированию и конструированию, строгому соблюдению технологических процессов изготовления полуфабрикатов и изделий из них и соблюдение регламента эксплуатации приведет к тому, что явление "деградации свойств металла в конструкции" потеряет свой смысл.

Во второй главе "Радиационная повреждаемость конструкционных материалов и структурно-принудительная рекомбинация" рассмотрены обобщенные литературные данные по радиационному воздействию на конструкционные материалы потока быстрых нейтронов.

В процессе разработки материалов для реакторов деления, работающих на тепловых нейтронах при умеренных температурах, и оценки их работоспособности учитывали опыт создания корпусных сталей. Основное внимание при этом уделяли вопросам вязкости и пластичности сталей и температурным условиям их вязко-хрупкого перехода.

При рекомендации материалов для реакторов, работающих на быстрых нейтронах при высоких температурах, исходят преимущественно из опыта создания сталей и сплавов для авиационных двигателей и энергетических установок тепловых электростанций. Такой подход в основном оказался правильным, хотя имелись и просчеты. В меньшей мере они обнаружились в тепловых реакторах.

Интенсивность потока быстрых нейтронов в реакторах - размножителях может достигать ЫО16 нейтр/(см2-с), что примерно на три порядка выше, чем в тепловых реакторах. Высокие значения нейтронных потоков и флюенса в быстрых реакторах создают для реакторного материаловедения новые, чрезвычайно сложные проблемы - высокотемпературное охрупчивание, радиационное распухание, радиационную ползучесть и др.

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 всего, особенностями процесса передачи энергии ядерных реакций.

Отмеченные особенности позволяют конструктору реактора деления ориентироваться в подборе материалов соответственно их назначению. В реакциях же термоядерного синтеза около 80 % энергии уносится высокоэнергетическими (-14,1 МэВ) нейтронами. Поэтому объемные повреждения материалов при том же интегральном потоке нейтронов будут более значительными. Кроме того, под действием нейтронов с энергией 14,1 МэВ в материалах будут возникать "энергичные" первично выбитые атомы, а, следовательно, будут появляться большие количества смещенных атомов, и возникать большие повреждения, чем в реакторах на быстрых нейтронах. Сечения (и, а) - и (п, р) - реакций для нейтронов таких энергий существенно больше, чем для нейтронов реакторного спектра энергии. Образующиеся при этих реакциях гелий и водород будут усугублять вредное влияние нейтронного облучения на материалы.

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 первой стенки реактора. Это приводит к интенсивной эрозии поверхности, называемой "шелушением", обусловленной образованием и разрушением приповерхностных газовых пузырей, а также катодным распылением, протеканием химических реакций и т. п.

Конструкционные материалы основных узлов реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных реакторов работают в весьма сложных условиях. Изменение физико-механических и других свойств конструкционных материалов в процессе облучения в значительной мере определяется характером взаимодействия дислокационной структуры со сложными комплексами радиационных дефектов. Процессы образования и коалесценции радиационных дефектов, а также процессы их аннигиляции значительно зависят не только от условий облучения, но и от структурного состояния материала на различных этапах распада твердого раствора при температурно-временных и температурно-деформационных циклах. Поэтому для выявления общих закономерностей изменения физико-механических свойств, для 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.

Бомбардирующие нейтроны (или ионы) достаточно высокой энергии создают в металле вакансии и межузельные атомы в одинаковом количестве. Будучи термически подвижными, при определенных температурах оба точечных дефекта мигрируют в металле, погибая в результате взаимной рекомбинации, а также на различных его стоках. При этом одновременный рост

вакансионных пор и дислокационных петель из межузельных атомов возможен лишь при условии существования механизма разделения этих дефектов.

Основной причиной разделения дефектов является асимметрия поглощения точечных дефектов дислокациями. Дальнодействующее упругое поле вокруг дислокаций взаимодействует с межузельными атомами сильнее, чем с вакансиями. Вследствие этого в облученном металле диффузионный поток межузельных атомов на дислокации и петли больше, чем поток вакансий, что ведет к появлению избыточного потока вакансий на поры.

Наличие атомов гелия, возникающих в процессе ядерных реакций при облучении, также стимулирует процесс образования пор, поскольку атомы гелия являются эффективными ловушками вакансий и сильно конкурируют с другими их стоками. Наблюдаемое снижение концентрации пор с повышением температуры облучения объясняется в теории гомогенного зарождения так: с повышением температуры увеличиваются подвижность точечных дефектов и их равновесные концентрации, вследствие чего снижается пересыщение металла вакансиями и межузельными атомами.

При бомбардировке вещества заряженными ионами (осколками деления), в отличие от более легких частиц (нейтронов), могут возникать следы - треки. Кроме пар Френкеля, они могут создавать сильно локализованные зоны смещения или тепловые пики, в окрестностях которых увеличивается степень разупорядочения в расположении атомов, и образуются значительно большие концентрации повреждений по сравнению с обычным их возникновением в результате смещения атомов.

Второй эффект, т. е. ядерные реакции, начинает проявляться в изменении свойств конструкционных материалов при облучении флюенсом нейтронов уже выше ~1018 нейтр/см2. Главную роль при этом играют ядерные реакции типа («, а), (п, р) и другие, в результате которых образуются газовые примесные атомы, не только вызывающие отрицательное изменение свойств, но и заметно влияющие на формирование радиационных дефектов. Особенно неблагоприятно воздействие примесного гелия.

С увеличением энергии бомбардирующих частиц ядерные реакции интенсифицируются. Поэтому в реакторах на быстрых нейтронах и в термоядерных установках возрастает роль трансмутантов и общего изменения химического состава материалов в формировании радиационного повреждения.

Проведенные исследования показывают, что упрочнение аустенитных хромоникелевых дисперсионно-упрочняемых сталей и сплавов при тепловом воздействии в отсутствие облучения происходит задолго до появления обособленных фаз типа N¡3X1, т. е. изменение механических свойств определяется структурными превращениями на ранних стадиях формирования избыточной фазы, протекающих в инкубационном периоде распада. В условиях нейтронного облучения ускоряются зарождение и обособление избыточных вторичных фаз. В связи с этим процессы образования и развития радиационных

дефектов в значительной мере определяются и структурным состоянием материала на различных этапах распада твердого раствора.

Деформационные поля, обусловленные объемной дилатацией на границе раздела "предвыделение вторичной фазы - матрица", порождая напряжения растяжения или сжатия, определяюще влияют не только на процессы миграции точечных дефектов и легирующих (примесных) элементов, но и на аннигиляцию путем рекомбинации разноименных радиационных дефектов, уменьшая "время жизни" устойчивых френкелевских пар.

Различные схемы нагружения, а также деформационные поля, порожденные структурными напряжениями, оказывают существенное влияние и на размер зоны спонтанной рекомбинации полярных точечных дефектов.

Описанные простые и сложные дефекты радиационного происхождения ускоряют диффузионные процессы, способствуют их протеканию при более низких температурах, интенсифицируя распад твердых растворов с образованием карбидных, интерметаллидных и других избыточных фаз. Это дало основание ожидать стимулирования структурно-фазовых превращений при облучении сплавов. Радиационная повреждаемость более значительна и оказывает большее влияние на диффузию сплавов, чем предполагается. В таком случае будет большим влияние радиационного облучения на температурно-временные факторы, определяющие работоспособность изделий.

Отметим основные процессы, происходящие при диффузии.

1. Диффузия происходит в направлении падения концентрации вещества и ведет к ее выравниванию по объему, т.е. к выравниванию химического потенциала.

2. Коэффициент диффузии весьма чувствителен к дефектам кристаллического строения, наличию напряжений, стадиям распада твердого раствора и другим факторам, влияющим на качественные и количественные стороны дефектности и структурных превращений.

3. В условиях равновесия каждой температуре соответствует определенная (равновесная) концентрация вакансий.

4. Быстрое охлаждение от высокой температуры обычно используется для сохранения большого количества вакансий, которое почти соответствует тепловому равновесию при этой температуре. Это указывает на частичную аннигиляцию вакансий, определяемую скоростью охлаждения.

5. В отличие от теплового (закалка с высоких температур) и механического (пластическая деформация) воздействий при облучении твердых тел высокоэнергетическими частицами (ионы, нейтроны и др.) в каждый момент времени образуется практически одинаковое надравновесное количество межузельных атомов и вакансий.

Однако рекомбинировать в момент облучения способны . только неустойчивые пары Френкеля, т.е. те, которые находятся на довольно малых расстояниях одна от другой (несколько периодов решетки), в так называемой зоне неустойчивости (или спонтанной рекомбинации). В этом случае за время

10' "-10"12 с межузельный атом вернется в свободный узел кристаллической решетки, и вакансия перестанет существовать. В процессе облучения возникают и устойчивые пары Френкеля, хотя концентрация их на два и более порядка меньше неустойчивых. Несмотря на отмеченное, этих относительно устойчивых пар разноименных радиационных точечных дефектов оказывается достаточно, чтобы вызвать при определенных температурно-временных условиях значительное увеличение объема твердых тел, так называемое радиационное распухание (и другие неблагоприятные последствия).

6. В условиях облучения и вакансия, и межузельный атом обладают относительно высокой подвижностью даже при комнатной температуре. Вследствие более сильного взаимодействия межузельных атомов с другими структурными дефектами они быстрее уходят на стоки, чем вакансии. Оставшиеся вакансии ускоряют диффузионные процессы в облучаемых твердых телах.

7. Известно из эксперимента, что коэффициент диффузии по дислокациям значительно превосходит коэффициент объемной диффузии в кристаллах.

В условиях нейтронного (и ионного) облучения диффузия ускоряется еще и потому, что увеличивается плотность дислокаций.

8. Радиационные дефекты, изменяя термодинамические или кинетические условия процесса выделения, способствуют распаду пересыщенных твердых растворов. Тем не менее, однозначно трактовать влияние внесенных облучением дефектов как ускоряющее процессы выделения невозможно, так как процесс распада состоит из многих стадий (особенно в дисперсионно-твердеющих сталях и сплавах), на протекание которых структурные дефекты влияют неодинаково.

9. Обобщение и анализ экспериментальных данных позволяют утверждать, что структурные превращения в сталях и сплавах, как обычно указывается, не только усиливаются или индуцируются радиацией, но радиационно-стимулированная диффузия и радиационно-стимулированные и индуцированные распады растворов весьма интенсивно развиваются в указанных материалах и протекают даже при значительно более низких температурах.

По сравнению с материалами традиционных энергетических установок конструкционные материалы атомных энергетических установок работают в более сложных условиях, так как нейтронное облучение ускоряет процессы ползучести, усиливает временную зависимость прочности, резко снижает кратковременную и длительную пластичность при умеренных (20-450 °С), высоких (500-800 °С) и особенно сверхвысоких (выше 800 °С) температурах, повышает критическую температуру перехода из хрупкого в вязкое состояние (для ОЦК - и ГПУ - металлов), снижает коррозионную стойкость, а также при накоплении определенной дозы нейтронов вызывает порообразование и радиационное распухание.

В третьей главе "Материалы и методики исследования" приводятся химический состав, режимы термической обработки и параметры облучения

исследуемых сталей и сплавов. Приводятся описания методик исследования сталей и сплавов, рассмотренных в настоящей работе: механических испытаний, металлографических исследований, электронно-микроскопических исследований, фазового физико-химического и рентгеноструктурного анализа, методов оценки распухания, моделирования радиационного распухания.

В четвертой главе "Некоторые сведения о роли структуры в процессах радиационного распухания сталей и сплавов. Природа высокой сопротивляемости радиационному распуханию высоконикелевых аустенитных сплавов" приведены зависимости распухания металлических материалов при облучении нейтронами и ионами от температуры и флюенса. Рассмотрено влияние химического состава и структуры на распухание металлов и сплавов.

Особо рассмотрено влияние никеля в аустенитных хромоникелевых сплавах на склонность их к радиационному распуханию. На рис.1 приведены данные по влиянию содержания никеля на радиационное распухание различных зарубежных аустенитных хромоникелевых сталей и сплавов. Совместно с СПбГПУ, ФГУП ЦНИИ КМ "Прометей", ХФТИ и ФЭИ было проведено систематическое изучение влияния переменного содержания никеля на радиационное распухание аустенитных хромоникелевых сталей и сплавов при ионном облучении.

Рис.1. Влияние содержания никеля на радиационное распухание различных зарубежных аустенитных хромоникелевых сталей и сплавов Тобл = 625

,23

¡¡М

f MXiMiimEiiia]

шкшштсим

• MxiMMittaMoAiMi тамоиаи|ии

•ишшмпогяк-и) /Ш11М0ЮУ1ИИ

°С, доза 140 смещ./атом (2+3 • 10 нейтр/см2), Ni+, Е = 5 МэВ

Этими исследованиями было подтверждено, что аустенитные хромо-никелевые стали и сплавы, содержащие 35-60% Ni, обладают высоким сопротивлением радиационному распуханию (AV/V не более 2%) при дозе вызывающей повреждение до 80 смещ./атом (рис.2).

При больших и меньших содержаниях никеля распухание этих материалов увеличивается. Так, при содержании никеля 10-15% (стали марок Х18Н9, X16H11M3, Х16Н15МЗБ) AV/V< 15+20%, а распухание чистого никеля ~12%. Установлено, что сплавы марок ЧС-42П (03Х20Н45М4БЧ) и ЧС-43П (03Х20Н45М4БРЦ), а также дисперсионно-твердеющая сталь марки ЭП-150 (XI5Н35М2БТЮР) обладают весьма высоким сопротивлением распуханию (А V/ V < 1,2% при дозах, вызывающих повреждение 150 смещ./атом; 3 • 1017 ион/см2, ~3 • 10 нейтр/см ).

В предыдущих разделах показано определяющее влияние структурных превращений и особенностей распада твердых растворов в аустенитных нержавеющих и жаропрочных хромоникелевых сталях и сплавах разных композиций на различные механические и физические свойства.

Рис.2. Влияние содержания никеля на радиационное распухание различных отечественных аустенитных хромоникелевых сталей и сплавов при облучении ионами аргона, хрома, никеля

Установление механизма и кинетики этих процессов дали возможность разработать принципы легирования и создать высоконикелевые радиационно-сгойкие сплавы типа Х20Н45М4Б с высокой деформационной способностью в условиях нейтронного облучения и малой » « и » «« склонностью к вакансионному порообра-

Соамшани* нмкаля, %

зованию.

На основе изучения тонких особенностей структурных превращений делается вывод о единой природе высокого сопротивления радиационному распуханию высоконикелевых как дисперсионно-упрочняемых, так сталей и сплавов с твердорастворным упрочнением, заключающейся в следующем. Концентрационное и размерное несоответствия, возникающие в инкубационном периоде распада пересыщенных высоконикелевых твердых растворов, обусловливают появление упругоискаженных (растянутых и сжатых) областей в матрице. Из известных представлений следует, что дислоцированные атомы, возникающие в процессе облучения, должны преимущественно мигрировать в растянутые области предвыделений, а вакансии - в сжатые.

В описанных условиях структурных превращений в инкубационном периоде распада, сопровождающихся значительными по знаку объемными изменениями, маловероятно, что дислоцированные атомы и вакансии будут преимущественно закреплены соответственно в растянутых и сжатых областях предвыделений формирующей фазы. Имеется основание полагать, что эти локализованные области с концентрационным и размерным несоответствиями являются предпочтительными местами для встречи и последующей аннигиляции близких пар полярных дефектов. Таким образом, рассмотренные сплавы типов Х20Н45М4Б и Х15Н35М2БТЮР в процессе распада твердых растворов в инкубационном периоде приобретают повышенную способность к аннигиляции путем рекомбинации точечных радиационных дефектов. Предварительное старение этих сплавов длительностью 100 ч (рис.3) и 10000 ч

(рис.3,4) перед облучением на ускорителях не только не привело к увеличению распухания, но даже снизило его.

При нейтронном облучении в температурно-временной области развитого распада даже имело место не распухание, а увеличение плотности (см. рис.3,4).

Исследованиями установлено наличие волнообразного распада твердого раствора в изучаемых материалах. Это означает, что с течением времени появляются все новые и новые сегрегаты и другие последующие промежуточные состояния формирующихся избыточных фаз. Температурно-временная область развитого распада характеризуется С-образными кривыми ИКт рис.3 и 4.

Рис.З.Диаграмма структурных превращений и рас- т пухание дисперсионно -твердеющей стали марки £„„ ЭП-150 (Х15Н35М2БТЮР) | в различном структурном состоянии при нейтронном и ионном облучении: АБ - ^ начало появления сегре- 1 гатов; ВГ - начало обособления у'-фазы №з(П, А1); ДЕ - начало выделения фазы Лавеса Ре2Мо; ЖЗ - начало образования когерентной у'-фазы №3(№, №>, А1); ИК - температурно-временная область (правее кривой развитого распада твердого раствора; • - 50 смещ/атом, Аг+; А - 80 смещ/атом, Аг+; о - 1022 нейтр/см2 (~5 смещ/атом); Д - 3,3 • 1022 нейтр/см2 (-17 смещ./атом); □ - 7,7 • 1022 нейтр/см2 (-40 смещ./атом) (цифры у точек распухание, %)

Кроме изложенного выше, равномерный распад твердого раствора должен привести и к однородному распределению комплексов точечных дефектов. Это также будет способствовать ослаблению вакансионного распухания.

1000

Рис.4.Диаграмма структурных

превращений и распухание «•

сплавов типа 03Х20Н45М4Б ?

(сплавы ЧС-42П и ЧС-43П) в

различных состояниях при ^

нейтронном и ионном облу- *

чении (■ - 150 смещ./атом, Аг+; м

остальные обозначения те же,

что и на рис.3) о

0.1 1 10 100 1000 10000 Время, ч

По-видимому, с последним связано уменьшение распухания в том случае, когда в облучаемом материале наблюдается образование пространственной сверхрешетки пор. Если процесс аннигиляции точечных дефектов и исчерпает

в Д И

у*"* Обособление и ■( ♦ Ре]Мо ♦ у

^Хцвожуляция /-ф»м С. АО* А 0.0

Ч ' - !■ I | } _ | [ •03 -0.2

^ч*-/', ев.2 // Л ОД '-■'■у, И нку6«цио*еш4 период э

Дореспадный период . '/■/.■ формирования торчим» фи ' — г в ©з о 0,4 А 0.Г&-

М 1 10 100 1000 10000

Время, ч

себя во времени, то преимущество сплавов с описанным распадом твердого раствора будет в том, что накопление опасного числа радиационных дефектов значительно отодвигается во времени.

Одной из отличительных особенностей распада высоконикелевых твердых растворов, как уже отмечалось, является развитый инкубационный период, т.е. скрытый распад (от зарождения сегрегатов - начало распада - до обособления равновесной фазы) значительно растянут во времени (температурно-временные области между кривыми АБиВГ- см. рис.3,4).

С учетом изложенных концепций по подавлению или значительному ослаблению развития радиационного распухания в высоконикелевых сплавах рассмотрены и другие основные механизмы влияния легирующих элементов и изменения структуры на развитие вакансионной пористости в хромоникелевых аустенитных конструкционных материалах.

Механизм задержки точечных радиационных дефектов примесными легирующими элементами. В основе этого механизма лежит предположение о положительной энергии связи между радиационными дефектами и атомами легирующих элементов матрицы. При этом атомы с малым радиусом (Б!, Ве, В) преимущественно связываются межузельными атомами, а атомы большого радиуса (А1, "П, Мо, с вакансиями Отмечено, что для заметного подавления распухания достаточно иметь всего лишь 10"3 - 10'2 % атомов малого радиуса, тогда как атомов большого диаметра необходимо иметь в твердом растворе > 1%. Считается, что ослабление распухания обусловливается задержкой миграции точечных радиационных дефектов, вследствие чего предотвращается уход вакансий и межузельных атомов на стоки (на поры и дислокационные петли соответственно) и тем самым увеличивается вероятность их рекомбинации.

Механизм захвата точечных радиационных дефектов когерентными поверхностями раздела. В основе этого механизма лежит искажение когерентной границы раздела "выделившаяся фаза - матрица". Усиление рекомбинации обеспечивается благодаря предотвращению ухода точечных дефектов на стоки.

Механизм различной диффузионной подвижности компонентов сплава. В разработанной модели предполагается, что атомы быстро диффундирующего компонента снижают пересыщение вакансий (движущую силу процесса распухания), а медленно диффундирующие атомы замедляют зарождение и рост вакансионных пор.

Другие механизмы ослабления распухания. Как уже упоминалось выше, на подавление распухания оказывает значительное влияние предварительная холодная деформация, в результате которой создается высокая плотность дислокаций. Дислокации являются эффективными стоками для вакансий и межузельных атомов.

Сравнительные данные по сопротивляемости радиационному распуханию различных сталей и сплавов с ГЦК -, ОЦК - и ГПУ - решетками представлены на рис.5. Радиационное распухание высоконикелевых сплавов (атакже и сталей с ГПУ

- и ОЦК - решетками) не превышает 1,5%, в то время как стали типов 18-8, 15-15 при сравниваемых условиях эксперимента увеличивают свой объем на 16-20%.

Рис.5.Сопротивляемость радиационному распуханию различных сталей и сплавов с ГПУ-, ОЦК- и ГЦК-решет-ками: а - а-сплавы титана, условные номера 1, 2, 3: о - сплав 1,80 смещ./атом (-1,5-1023 нейтр/см2), Аг+, Е = 2 МэВ; .Д - сплавы 2, 3, 80 смещ./атом (-1,5-1023 нейтр/см2), Сг3+, Е = 3,8 МэВ; б - ферритная сталь марки ЭП-932 (01Х13МЧ): • - Сг3+, 80 смещ./атом 1,5 • 1023 нейтр/см2), Е = 4,25 МэВ; о - Аг\ 80 смещ./атом, Е = 2 МэВ; в - сталь 08X18Н9, 50 смещ./атом (-1023 нейтр/см2), Аг+, Е = 100 КэВ; г - сталь 09Х16Н11МЗ, 50 смещ./атом (~1023 нейтр/см2), Аг+, Е = 100 КэВ; д - сталь Х16Н15МЗБ, 115 смещ./атом (-2-1023 нейтр/см2), Сг3+, Е = 4,25 МэВ; е - высоконикелевые сплавы марок ЧС-42П и ЧС-43П: Д - ЧС-42П, 50 смещ./атом (-1023 нейтр/см2), Аг+, Е = 100 КэВ; • -ЧС-43П, 150 смещ./атом (-3-1023 нейтр/см2), Аг+, Е = 2 МэВ; ж - дисперсионно-упрочняемая сталь марки ЭП-150, 50 смещ./атом (1023 нейтр/см2), Аг+, Е = 100 КэВ

ЗД<МЗДИОТОЭЮ«СИ5Ш7М 5Й ^ ^ М SM Kfi SM № I« Тщкрэтур! Обломи», Т

В пятой главе " О некоторых аномалиях в проблеме упрочнения и микролегирования аустенитных коррозионностойких сталей и сплавов для ядерных энергетических установок " рассмотрены температурно-временные закономерности твердения и особенности диаграмм структурных превращений.

На рис.6 приведена диаграмма структурных превращений аустенитной дисперсионно-твердеющей стали 04Х15Н35М2БТЮР нашедшей широкое применение в ядерной энергетике.

г, °С

Рис.6. Диаграмма структурных превращений дисперсионно-твер-800 деющей стали 04Х15Н35М2ТЮР: 700 I- обособление и коагуляция у'-фазы; II -инкубационный период 600 формирования у'-фазы (от зарож- 5оо дения сегрегатов до начала обособления у'-фазы; III дораспад-400 ный период зоо

Линия АБ, характеризует начало обособления у1 - фазы №зСП, А1, ЫЬ). Начало образования когерентного состояния у'-фазы приблизительно характеризуется линией ДЕ. В этом случае в анодном осадке, обнаруживаются не только элементы, формирующие избыточную у'-фазу, но и, как в сплаве нимоник, заметное количество железа и хрома, входящих в состав сопряженной с ней аустенитной матрицы. На этих же стадиях распада в фазовом осадке наблюдается избыточное количество никеля по сравнению с тем его содержанием, которое необходимо для формирования фазы типа МзТи Выделить когерентную фазу №3Т1 без сопутствующих элементов, формирующих границу раздела, оказалось невозможным. Кривая ВГ, соответствующая наиболее раннему температурно-временному интервалу старения, характеризует начало распада пересыщенного твердого раствора. За начало распада принято образование сегрегатов, т.е. таких областей матрицы, в которых концентрация основных легирующих элементов, формирующих избыточную фазу, более высокая, чем во флуктуациях твердого раствора.

Температурно-временной интервал между кривыми АБ и ВГ следует рассматривать как область предвыделения у'-фазы, в которой протекает инкубационный период распада - от образования сегрегатов до выделения у'-фазы. Область левее кривой ВГ следует принять за дораспадную, так как для нее характерны ничтожно малые скорости диффузии основных легирующих элементов, препятствующие образованию концентрационных неоднородностей (сегрегатов) за короткое время. Фазовый состав этой области характеризуется метастабильным аустенитом и первичными карбидами и карбонитридами титана и ниобия.

Температурно-временной интервал между линиями АБ и ДЕ характеризует заключительную стадию инкубационного периода распада -образования когерентной у' - фазы.

На диаграмме показана также температурно-временная область выделения фазы Лавеса, расположенная правее линии ИЛ. Линия ОСУ и ПГГ характеризуют соответственно температуру растворения у' - фазы и фазы Лавеса при нагреве стали.

Нанесем теперь на диаграмму данные, соответствующие началу изменения низкотемпературных (1исп = 20°С) кратковременных механических свойств (кривая МН). Расположение кривой МН в области инкубационного периода распада с очевидностью свидетельствует о том, что начало упрочнения и сопутствующего ему охрупчивание стали 04Х15Н35М2БТЮР обусловлены не выпадением обособленной интерметаллидной у' - фазы, а предшествующими этому процессу структурными превращениями.

Анализ полученных экспериментальных данных приводит к выводу о том, что изменения структуры, протекающие в температурно-временном интервале между линиями АБ и ВГ, оказывают, как уже отмечалось, доминирующее влияние и на такие свойства рассматриваемой дисперсионно-

твердеющей стали, как сокращение удельного объема, увеличение удельного электросопротивления, аномальное уменьшение деформации при испытании на ползучесть и увеличение напряжений при испытании на релаксацию.

Рассмотрено твердорастворное упрочнение и дисперсионное твердение сталей и сплавов. Весьма важно указать на избирательность распада твердого раствора в обеспечение изотропности свойств. Относительно равномерный распад свойственен дисперсионно-твердеющим сталям и сплавам; избирательный же - твердорастворноупрочняемым.

В работе изучалось влияние микродобавок редкоземельных элементов на основные критерии, характеризующие работоспособность материалов для ядерных энергетических установок в процессе металлургического передела полуфабрикатов, изготовление изделий и их эксплуатации, а также их влияние на радиационное распухание.

Показано, что введение в стали и сплавы редкоземельных элементов повышает стойкость их к радиационному распуханию. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что лучший комплекс механических и физических свойств достигается при нейтронном облучении сталей и сплавов, когда они одновременно легированы необходимыми количествами титана (перевод в разряд дисперсионно-твердеющих) и редкоземельными элементами (иттрий и др.).

В шестой главе " Радиационное распухание дисперсионно-твердеющей аустенитной экономнолегированной никелем радиационностойкой стали" приведены результаты исследования по совершенствованию широко распространенной в ядерной энергетике аустенитной стали типа Х16Н15МЗБ с относительно высокой склонностью к радиационному распуханию (Д У/У= 15 -20% при повреждающих дозах около 100 смещ./атом) основыванные на особенностях структурных превращений при распаде твердых растворов в инкубационном периоде формирования вторичных избыточных фаз при переводе стали указанного типа в разряд дисперсионно-твердеющих.

Исследовалось влияние легирования титаном и иттрием на кратковременные механические свойства стали содержащей: 0,04% углерода, 15% хрома, 15% никеля.

Результаты испытаний на растяжение сталей содержащих 0,35% "П, 0,61% Т1 и 1,94% "Л показали, что в процессе старения максимальное упрочнение отмечается у стали, содержащей 1,94% титана при температуре старения 650 °С, в то время как стали с содержанием 0,35% "П и 0,61% "П практически не изменяют своих прочностных свойств во всем интервале температур старения.

В интервале температур 600 - 750°С чем больше длительность старения, тем ниже пластичность. Изменение пластических свойств имеет минимум при температуре старения 650°С.

Полученные данные по изменению пластических и прочностных свойств стали 04Х15Н15МЗТ2Ч согласуются с данными, приведенными в работах других исследователей для дисперсионно-твердеющих сталей и сплавов.

В нержавеющих сталях 04Х15Н15МЗТ0.35Ч, 04Х15Н15МЗТ0.61Ч, титан находится в твердом растворе и первичных карбидах. В стали 04Х15Н15МЗТ2Ч кроме карбидов возможно выделение дисперсной у'-фазы типа М^П результате метастабильного распада аустенита.

Экспериментальные данные показывают, что старение предварительно аустенитизированной стали марки 04Х15Н15МЗТ2Ч (1050°С, 1 ч, охлажденная в воде) при 650°С приводит к ее интенсивному твердению.

Сопоставление изменения механических свойств стали 04Х15Н15МЗТ2Ч при комнатной температуре с изменениями микроструктуры в результате старения показывает следующее.

Заметное упрочнение стали, сопровождающееся понижением пластичности, обнаруживается уже после старения при 500-550°С, т.е., когда не наблюдается выделения у' - фазы типа N¡3X1 и не происходит увеличения фазового осадка.

При небольшой длительности старения и низких температурах видимых изменений в микроструктуре стали не наблюдается. Однако, уже после старения в течение 1 часа при температуре 600°С на электронных микрофотографиях обнаруживаются зоны предвыделения у' - фазы типа №3Ть

В начальных стадиях старения при температурах 600-650°С возникают и распадаются зоны предвыделения у" - фазы типа №3Т1 и происходит обособление значительного количества дисперсных частиц у' - фазы внутри зерен твердого раствора. Упрочнение стали в этом интервале температур и сопутствующее ему снижение пластичности обусловлены как процессами предвыделения у1 - фазы, так и, по-видимому, появлением значительного количества дисперсных частиц ее внутри и по границам зерен.

Разупрочнение стали с увеличением температуры старения вызвано процессами коагуляции у' - фазы.

Таким образом, упрочнение в процессе распада пересыщенного твердого раствора дисперсионно-твердеющей стали марки 04Х15Н15МЗТ2Ч нельзя связывать с выделением у' - фазы типа №3ТЬ Упрочнение достигается задолго до появления фазы №3ТЪ В таком случае зоны Гинье-Престона и промежуточные фазы, а также напряжения на границе раздела выделение-матрица, по-видимому, в основном являются ответственными за упрочнение дисперсионно-твердеющей стали марки 04Х15Н15МЗТ2Ч в процессе распада пересыщенного твердого раствора.

Разупрочнение дисперсионно-твердеющей стали наблюдаемое после длительного старения, нужно связывать с процессами коагуляции вторичных фаз и увеличением расстояния между ними, а также с разделением вторичными фазами зерен или участков их на отдельные микроблоки, что способствует развитию неоднородности деформации и в итоге снижению прочности.

Ранее было показано, что для подавления или ослабления радиационного распухания необходимо обеспечить дополнительную принудительную рекомбинацию разноименных точечных дефектов в полях структурных напряжений (растянутых и сжатых). При этом особую важность имеют

плотность возникающих в объеме твердого раствора упругоискаженных областей и их величина.

Учитывая, что оба этих фактора наиболее полно проявляются в дисперсионно-твердеющих сплавах ХН77ТЮР и Х15Н35М2БТЮР, причем возникновению в твердом растворе упругоискаженных областей вокруг предвыделений вторичной интерметаллидной у' - фазы со значительной величиной объемной дилатации на границе раздела и "формирующаяся фаза-матрица" соответствуют высокая механическая прочность и твердость. Этим сплавам свойственно и высокое сопротивление радиационному распуханию в латентном периоде формирования вторичных фаз.

Учитывая, что между состоянием предвыделения вторичной фазы, определяющим, как показано, процессы дополнительной рекомбинации радиационных дефектов и интенсивным повышением прочностных свойств, представляется, что дисперсионное твердение может служить мерой способности дисперсионно-твердеющих сталей и сплавов к ослаблению радиационного распухания.

На основании изложенных выше концепций о превалирующем влиянии структурных полей напряжений и однородного распада на процессы усиления рекомбинации разноименных радиационных точечных дефектов была разработана аустенитная дисперсионно-твердеющая сталь марки 04Х15Н15МЗТ2Ч с высоким сопротивлением радиационному распуханию, содержащая всего лишь 15 % никеля.

Сталь содержит 2% титана, что обеспечивает образование значительного количества у' - фазы типа Ni3Ti. Доя увеличения числа центров образования вторичной интерметаллидной фазы сталь дополнительно микролегирована иттрием.

Стали марки 04Х15Н15МЗТ2Ч свойственна высокая однородность и плотность зарождения вторичной фазы типа N13T1, а также интенсивное твердение при длительном старении. Ранее отмечалось, что максимум твердения обнаруживается задолго до появления обособленной фазы типа Ni3Ti, то есть появляется в латентном периоде формирования интерметаллидной фазы. При исследовании склонности стали марки 04Х15Н15МЗТ2Ч к вакансионному порообразованию и радиационному распуханию испытывались образцы в аустенитизированном состоянии, в стадии предвыделения вторичных фаз (после старения при 600 - 700°С длительностью 100 часов) и в состоянии обособления некоторого количества у'-фазы (старение при температуре 750 °С с длительностью 100 часов).

Облученная на ускорителе ЭСУ-ВИ ионами трехзарядного хрома с энергией 3 МэВ флюенсом до 80 смещ./атом в интервале температур возможного проявления распухания при ионной бомбардировке (550 - 750°С) сталь марки 04XI5HI5M3T24 обнаружила увеличение объема всего лишь на 1,4% (рис.7). Были проведены исследования по установлению склонности стали марки 04Х15Н15МЗЧ (сталь без титана) к вакансионному порообразованию. Испытывались образцы в аустенитизированном состоянии.

Облучение данной стали ионами трехзарядного хрома с энергией 3 МэВ флюенсом до 100 смещ./атом при температуре 635 °С показало распухание ДК/Г=35%.

Рис.7. Температурная зависимость и предельные значения радиационного распухания дисперсионно-твердеющей (04Х15Н15МЗТ2Ч) и с твердорастворным упрочнением (09Х16Н15МЗБ) аутенитных сталей типаХ15-Н15-МЗ

Распухание же широко используемой в ядерной энергетике стали марки 09Х16Н15МЗБ составляет -17%.

На рис.8 показаны температурные зависимости распухания аустенитных сталей и сплавов с различным содержанием никеля с «а »• ш (и и* и» I» ш твердорастворным и дисперсион-Га1Ю|>»иио«|«чми.*С ным упрочнением.

Вид и распределение вакансионных пор в стали 04Х15Ш5МЗЧ показаны на рис.9

Сравнительные данные о сопротивляемости радиационному распуханию нержавеющих дисперсионно-твердеющих и с твердорастворным упрочнением сталей и сплавов представлены на рис.10.

0ЭХ20Н45М4БРЦ ОЭЮОМЭ«М2&РЦЧ ОЗХ12И2М1ЭРЦЧ <М*15Н15МЛгЧ

Рис.8. Температурная зависимость распухания аустенитных высоконикелевых сплавов с твердорастворным упрочнением и дисперсионно-твердеющих сталей с умеренным содержанием никеля

Экспериментальные данные по изучению вакансионного порообразования и радиационного распухания дисперсионно-твердеющей стали марки

04Х15Н15МЗТ2Ч полностью подтвердили концепцию об определяющей роли непрерывного равномерного однородного распада твердых растворов с определенной величиной объемной дилатации на границе раздела "формирующаяся фаза - матрица" в процессе возникновения дополнительной принудительной рекомбинации разноименных радиационных точечных дефектов а, следовательно, и в ослаблении радиационного распухания.

Рис.9. Микроструктура стали марки 04Х15Н15МЗЧ в состоянии аустенити-зации (1050 С, 1ч., охлаждение в воде) и последующего облучения ионами хрома с энергией 33 МэВ флюенсом до 100 смещ./атом. х 13200

о»« т 1 -

ь

1

— IV

=1 -03Х2С Н30М2Б Х15НЗЗ ► цч 2БТЮР

* 5ЮТ2Ч' *1гн2}итэрцч к-- т~ Бм

Содержание никеля,

Рис. 10.Сопротивляемость радиационному распуханию нержавеющих дисперсионно-твердеющих (•) и с твердорастворным (о) упрочнением сталей и сплавов

Полученные экспериментальные данные по исследованию стали марки 04Х15Н15МЗТ2Ч отвергают установившееся мнение, что аустенитным хромоникелевым сталям и сплавам (ГЦК - структура), в отличие от сталей и сплавов с ОЦК и ГПУ - структурами, свойственна высокая склонность к радиационному распуханию и вакансионному порообразованию.

В седьмой главе "Явление аномальной рекомбинации разноименных радиационных дефектов в распадающихся твердых растворах" приводятся экспериментально обнаруженные и теоретически обоснованные данные по установленному явлению аномальной рекомбинации разноименных радиационных дефектов в распадающихся твердых растворах, заключающееся в том, что при развитом однородном непрерывном распаде метастабильных растворов под высокоэнергетическим облучением происходит перераспределение потоков подвижных дефектов и вынужденное усиление рекомбинации разноименных дефектов, обусловленные полями внутренних напряжений формирующихся предвыделений и приводящих к подавлению распухания.

Показано, что определяющее влияние на повышение способности твердых тел к рекомбинации разноименных точечных радиационных дефектов оказывают

не концентрационное и размерное несоответствия, создающиеся в объемах исходных твердых растворов при определенном их легировании (твердорастворное упрочнение), а несоответствия, возникающие при распаде пересыщенных (метастабильных) твердых растворов, а также интенсивность распада.

Для подавления радиационного распухания необходимо в сталях и сплавах определенным легированием обеспечить во времени развитый непрерывный однородный распад твердого раствора с сильно выраженным инкубационным периодом с определенной величиной объемной дилатации на границе раздела "формирующаяся вторичная фаза - матрица", а также распадов, типа упорядочения, К-состояния, расслоения твердых растворов и др. Возникающие при таком распаде во времени развитые сильные поля структурных напряжений оказываются способными перераспределять потоки разноименных точечных дефектов, ослаблять или подавлять миграцию межузельных атомов на опасные структурные стоки (экранировать их) и обеспечить возможность рекомбинации их с вакансиями в упруго искаженных областях распадающихся твердых растворов.

Установлено, что в распадающихся твердых растворах имеет место явление аномальной рекомбинации разноименных дефектов благодаря формированию неоднородных упругих полей, которые экранируют дислокации и в которых поэтому концентрация разноименных дефектов и, следовательно, вероятность их встречи, приводящей к рекомбинации, повышены.

Сущность предлагаемого явления состоит в экспериментальном обнаружении и теоретическом обосновании усиления рекомбинации подвижных точечных радиационных дефектов, как с подвижными разноименными дефектами, так и с их кластерами, при развитом однородном непрерывном распаде твердых растворов под облучением в результате перераспределения потоков вакансий и межузельных атомов в полях внутренних напряжений формирующихся предвыделений.

Научное значение установленного явления состоит в том, что оно внесло коренные изменения в представления о природе и свойствах твердых тел в условиях облучения высокоэнергетическими частицами.

Прикладное значение заключается в том, что оно указывает возможности целенаправленного создания радиационностойких материалов и управления процессами радиационного дефектообразования.

Дальнейшие исследования условий и механизма аномальной рекомбинации разноименных дефектов и связанных с ней изменений свойств метастабильных твердых растворов под облучением могут способствовать решению важных задач прикладного характера также в других областях ядерной и термоядерной энергетики, космической техники и радиационнолучевой технологии.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Отмечается, что при нейтронном облучении вследствие более сильного взаимодействия межузельных атомов с дислокациями и большей их под-

вижности в кристаллической решетке (наличие преферанса) они быстрее уходят на стоки чем вакансии. Присоединяясь к структурному дефекту, межузельные атомы достраивают существующие атомные плоскости кристалла, вызывая радиационное распухание. Нескомпенсированные же вакансии в определенной температурной области образуют зародыши, развивающиеся со временем в поры (8 или 10 вакансий).

2. Установлено, что для подавления радиационного распухания в сталях и сплавах с ГЦК-решеткой необходимо с помощью легирования обеспечить развитый непрерывный распад твердого раствора с сильно выраженным инкубационным периодом и определенной величиной объемной дилатации на границе раздела "формирующаяся фаза - матрица". Показано, что возникающие при таком распаде "сильные" поля структурных напряжений оказываются способными перераспределять потоки разноименных точечных дефектов, ослаблять или подавлять миграцию межузельных атомов на опасные структурные стоки (экранировать их) и обеспечить возможность их рекомбинации с вакансиями. При "сильном" распаде (развитое дисперсионное твердение) расстояние между вторичными фазами меньше, чем между дислокациями, из-за чего происходит преимущественное экранирование краевых дислокаций. В таком случае осуществляется более полная рекомбинация радиационных дефектов, и радиационное распухание при этом весьма незначительно.

Если допустить "меньшую" рекомбинацию, происходит некоторое распухание, но при этом улучшается технологичность материала.

3. Дисперсионное твердение, обеспечивая большую рекомбинацию, дает одновременно и большее упрочнение. Это значит, что дисперсионное твердение есть мера и радиационного распухания.

4. В связи с отмеченным, легирование аустенитных сплавов титаном (в большем количестве, чем это необходимо для связывания углерода в карбиды титана - предотвращение склонности к межкристаллитной коррозии), которое гарантирует равномерный однородный распад во времени с образованием интерметаллидной у' - фазы типа №зТ1 или добавка в сплавы в определенном количестве РЗМ (иттрий, скандий и др.) - основные способы уменьшения или даже подавления радиационного распухания.

5. Показано, что зарождение новой избыточной фазы не происходит мгновенно, для ее выделения требуется определенное, иногда очень длительное время. При выделении вторичной фазы последовательно происходят следующие процессы: появление сегрегатов, двумерных, а затем трехмерных образований типа зон Гинье-Престона-Багаряцкого, каких-то промежуточных состояний, когерентной фазы, имеющей границу раздела. Только затем происходит коагуляция избыточной фазы. Эти процессы, по-видимому, присущи всем пересыщенным твердым растворам, но развитие их с учетом температурно-временных факторов различно, то есть в одних сталях они сильно выражены (например, дисперсионно-твердеющие стали и сплавы), а в

других - более слабо (сталь типа 18-8 и др.). При этом наиболее важны процессы, которые происходят внутри твердого раствора - до обособления и коагуляции избыточной фазы.

Таким образом, при распаде твердых растворов именно в них происходят основные структурные превращения: равномерность зарождения фаз, величина и знак структурных напряжений и др.

При "слабом" распаде выделение вторичных фаз происходит в основном по границам зерен, то есть довольно неравномерно, а количество этих фаз составляет 1,0 - 1,5%. Таким материалам (например, стали типа 18-8) свойственно весьма высокое радиационное распухание (20-30%). В то же время в дисперсионно-твердеющем сплаве 04Х15Н35М2БТЮР, применяемом в реакторе на быстрых нейтронах БН-600, количество вторичных фаз может составлять 813%. Сплав практически не подвержен радиационному распуханию.

Следовательно, структурные превращения, протекающие на различных стадиях распада твердых растворов, усиливаемые или индуцируемые радиационным воздействием, оказывают определяющее влияние на эффекты нейтронного (и ионного) облучения. Изменение служебных свойств конструкционных материалов в процессе облучения определяется характером взаимодействия дислокационной структуры, плотностью и равномерностью распределения дислокаций, изменяющихся в процессе облучения, с простыми и сложными комплексами радиационных дефектов и структурных образований, также изменяющихся во времени (от зарождения сегрегатов вторичных фаз и до их обособления и коагуляции).

При этом еще раз следует отметить важность равномерности распада и величины объемной дилатации на границе раздела "формирующаяся фаза -матрица", предопределяющих появление упругоискаженных областей в матрице, глубину их распространения и уровень напряжений.

6. Рассмотренные ранее (до настоящей работы) механизмы, и особенно такие, как легирование элементами, вызывающими дилатацию кристаллической решетки или имеющими различную диффузионную способность в твердом растворе данной композиции, а также вызывающими ближнее упорядочение в твердом растворе или оказывающими влияние на энергию дефекта упаковки, должны способствовать, казалось бы, рекомбинации разноименных точечных дефектов и, в связи с этим, оказывать влияние на ослабление развития радиационного распухания. Однако эти механизмы, разработанные преимущественно для аустенитных хромоникелевых сталей типов 18-8 и 15-15 (основных конструкционных материалов атомных энергетических установок), учитывают, как правило, только состояние исходного твердого раствора без учета влияния в нем структурных изменений во времени при различной температуре. Такие подходы, как впервые установлено, не обеспечили существенное повышение сопротивляемости материалов радиационному распуханию.

В данной работе показано, что определяющее влияние на повышение способности твердых тел к рекомбинации разноименных точечных радиаци-

онных дефектов оказывают не концентрационное и размерное несоответствия, создающиеся в объемах исходных твердых растворов при определенном их легировании (твердорастворное упрочнение), а несоответствия, возникающие при распаде пересыщенных (метастабильных) твердых растворов, а также интенсивность распада твердых растворов.

В этом и заключается суть установленной аномальной рекомбинации разноименных радиационных дефектов - благодаря формированию неоднородных упругих полей, которые экранируют дислокации и обеспечивают встречу, а затем и рекомбинацию межузельных атомов с вакансиями.

Разработаны модели распада твердых растворов твердорастворно-упрочняемых и дисперсионно-твердеющих сталей и сплавов.

7. Развито явление аномальной принудительной рекомбинации разноименных радиационных дефектов в распадающихся твердых растворах сталей и сплавов. Показано, что в процессе нейтронного и ионного облучения протекает дополнительная (основная) рекомбинация относительно устойчивых радиационных дефектов в случае однородного непрерывного распада твердых растворов. Возникающие при этом структурные напряжения оказываются способными перераспределять потоки разноименных точечных дефектов, ослаблять или подавлять миграцию межузельных атомов в опасные структурные стоки (экранировать их) и обеспечивать при этом возможность протекания рекомбинации их с вакансиями в упруго-искаженных областях распадающихся твердых растворов.

Эта научно обоснованная концепция дала возможность создать ряд новых дисперсионно-твердеющих сталей и сплавов, практически несклонных к радиационному распуханию (сплавы и стали защищены авторскими свидетельствами).

8. Одновременно показано, что для достижения высокой деформационной способности конструкционных материалов АЭУ при высоких температурах также необходимо создание твердых растворов, гарантирующих развитый непрерывный однородный распад. В этом случае обеспечивается более изотропное состояние твердого раствора и ослабляется межзеренное развитие трещин.

9. Научное значение данной работы состоит в том, что она внесла коренные изменения в представления о природе и свойствах твердых тел в условиях радиационного облучения.

Прикладное же значение заключается в том, что оно указывает возможности целенаправленного создания радиационностойких конструкционных материалов и управления процессами радиационного дефектообразования.

10. Обобщение и анализ широкого комплекса исследований дали возможность отметить следующие основные пути ослабления или подавления радиационного распухания и вакансионного порообразования в аустенитных коррозионностойких сталях и сплавах:

а) легирование никелем (40-60%);

б) введение значительных количеств титана (и алюминия), обеспечивающих перевод сталей и сплавов в разряд дисперсионно-твердеющих материалов. Аннигиляция радиационных дефектов связывается с усилением их рекомбинации в полях внутренних напряжений, возникающих при формировании фаз типа МзИ или №з(П, А1) в латентном периоде распада. Согласно этим концепциям разработаны аустенитные дисперсионно-твердеющие экономно легированные никелем стали марок Х12Н23МТЭЦЧ (23% Ni), 04Х15Н15МЗТ2ЦЧ (15% Ni) с весьма высоким сопротивлением радиационному распуханию: при повреждающих дозах 80-100 смещ./атом -1-3%;

в) микролегирование сталей и сплавов РЗМ:

- введение в никель ~ 0,2% празеодима снижает распухание с 8-10% до 1-2% (60 смещ./атом);

- введение в никель ~ 12% скандия снижает распухание до 1-1,5% (60 смещ./атом);

г) введение в хромоникелевый сплав с 30% никеля (сплав марки 03X2 ОНЗ 0М2БРЦЧ) ~ 0,04% иттрия переводит его в разряд стойких к радиационному распуханию материалов (AV/V = 1-2% при 100-130 смещ./атом);

д) совместное легирование аустенитных сталей и сплавов титаном (и алюминием) и РЗМ;

е) легирование, например, аустенитных сталей высоким содержанием меди (1-1,5%), переводя их в дисперсионно-твердеющие материалы.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Влияние нейтронного и корпускулярного облучения на критерии работоспособности конструкционных материалов /А.М. Паршин, И.Е. Колосов, Ю.Г. Прокофьев, В.Б. Звягин // Пробл. материаловедения теплоэнергетического оборудования атомных станций: Сб. статей./ ЛПИ. Л., 1984. - С. 14-24.

2. Паршин А.М., Криворук М.И., Звягин В.Б. Радиационная повреждаемость металлов и структурные аспекты ее ослабления // Роль дефектов в физико-механических свойствах твердых тел. 4.II: Тез. докл. объед. сес. семинаров по физике твердого тела и механике (г. Барнаул, 10-12 сентября 1985 г.) / Алтайский политехнический ин-т. Барнаул, 1985.- С. 104.

3. Криворук М.И., Звягин В.Б. Роль ранних стадий распада в процессах упрочнения дисперсионно-твердеющих сталей //Оптимизация структуры. и свойств сталей и сплавов в свете реализации программы «Интенсификация-90», Роль дефектов в физико-механических свойствах твердых тел.: Материалы краткосрочного семинара (г. Ленинград, 25-26 сентября 1987 г.) - Л.: ЛДНТП, 1987.-С. 15-19.

4. Паршин А.М., Колосов И.Б., Звягин В.Б. Пути подавления радиационного распухания в аустенитных сталей типа Х15Н15 //Методы и средства повышения эффективности производства: Межвузов.сб. Интенсификация производства. - Л.: СЗПИ, 1987.-С.122-126.

5. Дисперсионное твердение как мера ослабления радиационного распухания /A.M. Паршин, В.Б. Звягин, И.Е. Колосов, М.И. Криворук // Радиационные дефекты в металлах: Материалы IV Всесоюзного совещ. г. Алма-Ата, 4-6 июня 1986 г.).- Алма-Ата: Наука Каз.ССР, 1988. - С. 143-147.

6. 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, 26-27.09.1989 г.) - Л.: ЛДНТП, 1989.- С. 11-13.

7. Криворук М.Т., Теплухин В.Г., Звягин В.Б. Процессы предвыделения у' - фазы и ослабление радиационного распухания и ионного распыления // Фазовые превращения, структура и свойства сталей и сплавов: Межвуз. сб. - Л.: СЗПИ, 1989.- С.80-89.

8. Криворук М.И., Звягин В.Б., Теплухин В.Г. Структурные аспекты радиационного распухания дисперсионно-твердеющих сталей // Радиационная повреждаемость и работоспособность материалов ядерных энергетических установок: Сб. науч. тр. - Л.: ЛПИ, 1990.- С.15-21.

9. Разработка аустенитной дисперсионно-твердекицей стали для термоядерных реакторов / А.М. Паршин, М.И. Криворук, В.Г. Теплухин, В.Б. Звягин // Повышение качества, надежности и долговечности изделий из конструкционных, жаропрочных, порошковых и инструментальных сталей и сплавов: Материалы краткосрочного семинара 13-14 сентября 1990 г. - Л.: ЛДНТП, 1990,- С. 36-37.

10. Структурная рекомбинация радиационных дефектов в сталях типа Х15Н11, легированных титаном и РЗМ /A.M. Паршин, М.И. Криворук, В.Б. Звягин, В.Г. Теплухин // Радиационное воздействие на материалы термоядерных реакторов.: Тез. докл. I Всесоюзн. конф. 4.1 (г. Ленинград 18-20 сентября 1990 г.) - Л.: ЦНИИ КМ "Прометей", -1990.- С. 98-99.

11. Структурно-физические аспекты подавления вакансионного порообразования и радиационного распухания сплавов /А.М. Паршин, М.И. Криворук, В.Б. Звягин, В.Г. Теплухин // Тез. докл. Междунар. конф. (г. Харьков, 1990 г.). - Харьков: Изд-во ХФТИ, 1990.- С. 77-80.

12. Радиационное распухание аустенитных сталей и сплавов в зависимости от содержания никеля и титана / А.М.Паршин, И.Е.Колосов, В.Б. Звягин и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение.-1990. -Вып.2(53) - С. 38-41.

13. Криворук М.И., Теплухин В.Г., Звягин В.Б. Технологичная аустенитная сталь с высоким сопротивлением распуханию //Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов: Тез. докл. IV Всесоюзн. семинара (г. Петрозаводск, 2 - 4октября 1990 г.) - Л.:ЦКТИ, 1990. - С.5.

14. Радиационное распухание и принципы легирования сплавов / А.М. Паршин, В.Б. Звягин, И.Е. Колосов, М.И. Криворук, В.Г. Теплухин // Вопр. атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. -1991. Вып. 3 . - С. 37-40 .

15. Принципы легирования сплавов и радиационное распухание / А.М. Паршин, В.Б. Звягин, И.Е. Колосов, Т.Е. Коршунова, М.И. Криворук, В.Г. Теплухин // Металлы. -1993. - № 3. - С. 73-77.

16. Жукова М.А., Звягин В.Б., Степанов Е.З. Исследование процессов, происходящих в переохлажденном аустените за время инкубационного периода до начала у—>а превращения // Научные ведомости БГПУ. - 1996. - №2.- С.49-53.

17. Степанов Е.З., Жукова М.А., Звягин В.Б. Влияние исходной структуры закалки на работоспособность термически улучшаемых конструкционных сталей // Научные ведомости БГПУ. -1996. -№2.- С.53-57.

18. Физика. Оптика. Физика атома. /Подхалюзин В.А., Торчинский И.А., Звягин В.Б.и др.//Методические указания и задания на контрольные работы. -СПб.: СЗПИ.-1997.- 26 с.

19. Барсуков В.Н., Звягин В.Б., Пряхин Е.И. Теория и технология термической и химико-термической обработки. Рабочая программа, задания на контрольные работы. - СПб.: СЗПИ.-1998.- 34 с.

20. Паршин А.М., Звягин В.Б. Структурно-принудительная рекомбинация и особенности радиационного распухания аустенитных сталей и сплавов. // Металлы,- 2003.- №2.- С. 44-49.

21. Звягин В.Б. Влияние легирования и режимов термической обработки на структуру и механические свойства сталей типа 15-15// Материалы научной конференции, 4.1 - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2003.- С.128 -131.

22. Паршин А.М., Кириллов Н.Б., Звягин В.Б. Особенности радиационного распухания и принципы легирования сплавов // Радиационная физика твердого тела: Труды XIV Международного совещ. (г. Севастополь, 510 июня 2004г.).- НИИ ПМТ МГИЭМ (ТУ), 2004,- С. 43-47.

23. Афоризмы, девизы, необычные изречения в научной работе и в процессе изучения металловедения и физики радиационных повреждений. / А.М.Паршин, А.Н.Тихонов, Ю.С.Васильев, В.В.Глухов, В.Б.Звягин, Н.Б.Кириллов, В.Н.Козлов, Е.И. Пряхин - СПб.: Политехника, 2004. - 285 с.

24. Паршин А.М., Криворук М.И., Звягин В.Б. Диффузия и радиационные дефекты в сплавах // Сб. науч. тр. - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005.- С.271- 275.

25. Звягин В.Б. Некоторые аспекты физических условий работы конструкционных материалов основных узлов ядерных и термоядерных реакторов // Сб. науч. тр. - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005,- С.276 - 279.

26. Паршин А.М., Звягин В.Б. Радиационные дефекты и их эволюция в сплавах //Металлообработка.- 2005. - №6 (30). - С.38-41.

27. Паршин А.М., Звягин В.Б. Принудительная рекомбинация как мера подавления радиационного распухания аустенитных хромоникелевых сталей и сплавов //Металлообработка. -2006. - №5-6(35-36). - С.64-67.

28. Степанов Е.З., Звягин В.Б. К вопросу о влиянии карбидообразующих элементов на кинетику превращения аустенита //Сб. докладов юбилейной научно-технической конференции - СПб.:Изд-во СЗТУ, 2006.- С.239-243.

29. Степанов Е.З., Звягин В.Б. Морфология и условия образования бейнитных структур //Сб. докладов юбилейной научно-технической конференции - СПб.:Изд-во СЗТУ, 2006.- С.244-247.

30. Паршин А.М., Звягин В.Б. Радиационные дефекты и их эволюция //Сб. докладов юбилейной научно-технической конференции - СПб.:Изд-во СЗТУ, 2006.- С.248-254.

31. Звягин В.Б. Предвыделение вторичной фазы и свойства сплавов //Сб. докладов юбилейной научно-технической конференции - СПб.:Изд-во СЗТУ, 2006.- С.230-238.

32. Паршин A.M., Звягин В.Б. О некоторых критериях работоспособности конструкционных материалов ядерных и термоядерных энергетических установок // Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности: Сборник трудов IV международной практической конференции (г. Санкт-Петербург, 02-05 октября 2007 г.) -СПб.:Изд-во СПб.ГПУ, 2007.- Т.10 - С.143-144.

33. Звягин В.Б. Принципы легирования и радиационное распухание сплавов // Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности: Сборник трудов IV международной практической конференции (г. Санкт-Петербург, 02-05 октября 2007 г.) - СПб.:Изд-во СПб.ГПУ, 2007.- Т.10 - С.278-279.

34. Афонькин М.Г., Звягин В.Б. Производство заготовок в машиностроении. - СПб.: Политехника, 2007. - 380 с.

35. Паршин A.M., Звягин В.Б. Деградация гарантированных свойств металла в конструкции и пути ее ослабления //Металлообработка.-2009. - №3 (51). - С.38-43.

Авторские свидетельства

1. A.c. №1032040 СССР. Сталь; заявл. 26.04.82.// Зинченко А.Г., Звягин В.Б., Коротушенко Г.В., Григоркин В.И., Погодаев Л.И., Алферов В.П., Захаров М.М., Ревенко В.Г. Опубл.01.04.83.

2. A.c. №201826 СССР. Аустенитный хромоникелевый сплав типа 20-30; заявл. 15.07.83.// Паршин A.M., Колосов И.Е., Паршина В.И., Степанов И.А.,Звягин В.Б.. Опубл. 30.03.84.

3. A.c. №227140 СССР. Жаропрочная сталь; заявл. 28.12.84.// Паршин

A.M., Карасев Б.Г., Колосов И.Е., Васильков Н.Е., Саксаганский Г.Н., Звягин

B.Б., Фефелов Ю.Г., Прокофьев Ю.Г., Криворук М.И. 0публ.01.10.85.

4. A.c. №279858 СССР. Жаропрочная сталь; заявл. 23.06.87.// Паршин A.M., Звягин В.Б, Колосов И.Е., Теплухин В.Г. Опубл.01.09.87.

5. A.c. №310163 СССР. Высокопрочная радиационностойкая сталь; заявл. 25.04.897/ Паршин А.М., Колосов И.Е., Криворук М.И, Звягин В.Б. 0публ.01.04.90.

6. A.c. №332794 СССР. Аустешггаая сталь; заявл. 17.01.91У/ Паршин AM, Балуев А.И., Колосов И.Е., Звягин В.Б. Опубл.01.11.91.

Звягин Владимир Борисович Структурно-физические аспекты радиационного распухания и вакансионного порообразования в конструкционных материалах атомных энергетических

установок

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических

наук

Лицензия ЛР № 202308 от 14.02.97 г.

Подписано в печать 16.11.2009. Формат 16x84'/[б- Б. кн. - журн. П-л.2.00. Бл.1. Изд-во СЗТУ. Тираж 100. Заказ 2237

Северо-Западный государственный заочный технический университет Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная,5

Введение.

Глава I Структурно-физические и конструкторско-технологические аспекты выбора сплавов, их работоспособность и повреждаемость в конструкции атомных энергетических установок.

1.1 Деградация гарантированных свойств металла в конструкции и пути ее ослабления.

1.1.1 Несовершенство технологического процесса и отступление от требований технических условий и стандарта.

1.1.2 Недостатки проектирования и конструирования.

1.1.3 Отступление от расчетных условий эксплуатации.

1.1.4 Неполное соответствие металла условиям эксплуатации.

1.2 Равномерность распада и объемная дилатация.

1.3 Выбор сплавов.

1.4 Уровень структурных напряжений и размерные несоответствия.

1.5. Влияние легирования и пересыщенности твердого раствора.

Выводы к главе 1.

Глава II Радиационная повреждаемость конструкционных материалов и структурно-принудительная рекомбинация.

2.1 Некоторые аспекты физических условий работы конструкционных материалов основных узлов ядерных и термоядерных реакторов.

2.2 Радиационные дефекты в металлах и их эволюция.

2.3 Радиационные дефекты и диффузия в сплавах.

2.4 Критерии работоспособности конструкционных материалов ядерных и термоядерных энергетических установок.

2.5 Предвыделение вторичной фазы и свойства сплавов.

2.6 Особенности структурных превращений в аустенитных хромоникелевых сталях и сплавах и их влияние на прочностные и пластические свойства.

Выводы к главе II.

Глава III Материалы и методики исследования.

3.1 Материалы исследования.

3.2 Исследование механических свойств.

3.3 Металлографические исследования.

3.4 Электронно-микроскопические исследования.

3.5 Фазовый физико-химический и рентгеноструктурный анализ.

3.6 Методы и количественная оценка распухания.

3.7 Моделирование радиационного распухания.

Глава IV Некоторые сведения о роли структуры в процессах радиационного распухания сталей и сплавов. Природа высокой сопротивляемости радиационному распуханию высоконикелевых аустенитных сплавов.

4.1 Зависимости распухания металлических материалов при облучении нейтронам от температуры и флюенса.

4.2 Влияние химического состава и структуры на распухание металлов и сплавов.

4.3 Структурные превращения в аустенитных хромоникелевых сталях и сплавах.

4.4 Равномерность распада твердого раствора и длительная пластичность.

4.5 Особенности структурных превращений в инкубационном периоде распада твердых растворов и их влияние на жаропрочность.

4.6 Природа высокой сопротивляемости вакансионному распуханию высоконикелевых аустенитных сплавов.

4.7 Сопротивляемость вакансионному распуханию сталей и сплавов с

О ЦК- и ГПУ решетками.

4.8 Фактор размерного несоответствия при распаде твердых растворов и вакансионное распухание.

Выводы к главе IV.

Глава V О некоторых аномалиях в проблеме упрочнения и микролегирования аустенитных коррозионностойких сталей и сплавов для ядерных энергетических установок.

5.1 Температурно-временные закономерности твердения и особенности диаграмм структурных превращений.

5.2Твердорастворное упрочнение и дисперсионное твердение сталей и сплавов.

5.3 Микролегирование редкоземельными элементами сталей и сплавов и подавление радиационного распухания.

5.3.1 Влияние микродобавок редкоземельных элементов на механические свойства сплавов.

5.3.2 Радиационное распухание сплавов и пути его подавления.

Выводы к главе V.

Глава VI Радиационное распухание дисперсионно-твердеющей аустенитной экономнолегированной никелем радиационностойкой стали.

6.1 Влияние структурных превращений на изменение механических свойств сталей типа 15-15.

6.2 Разработка дисперсионно-твердеющей аустенитной экономно -легированной никелем стали марки 04Х15Н15МЗТ2Ч с высокой лл /т сопротивляемостью радиационному распуханию.

Выводы к главе VI.

Глава VII Явление аномальной рекомбинации разноименных радиационных дефектов в распадающихся твердых растворах.

7.1 Доказательства достоверности явления.

7.1.1 Экспериментальные доказательства.

7.1.2 Теоретические доказательства.

7.2 Область научно-практического использования аномальной рекомбинации разноименных радиационных дефектов.

Актуальность темы исследования. Основополагающим фактором, определяющим уровень развития материального производства, является состояние энергетики. Проблемы энергетики особенно обострились сейчас в условиях глобального финансово-экономического кризиса. Но именно энергетика может и должна сыграть ключевую роль в преодолении кризиса и дальнейшем развитии мировой экономики.

После многовекового использования различного рода ископаемого топлива: каменного угля, нефти и нефтепродуктов, человечество уже ищет новые, более оптимальные источники энергии. Такие источники, как солнце, ветер и вода уже давно изучаются в качестве альтернативы ископаемому топливу и даже частично эксплуатируются. Между тем, ядерная энергетика больше чем другие виды энергетики; привлекает к себе внимание всех государств. Ныне, : около 20% электроэнергии в мире вырабатывается на атомных энергетических станциях (АЭС). Ядерное топливо, по сравнению с другими видами топлива, производит больше энергии, и, несмотря на дороговизну, является более экономичным.

Состоявшаяся в апреле 2009 г. в Пекине вторая международная конференция по ядерной энергетике в 21-ом веке в заключительной резолюции провозгласила ядерную энергетику чистым, надежным и здоровым источником энергетики. В ней говорится: «Использование ядерной технологии, безопасность которой, впрочем, должна быть обеспечена на соответствующем уровне, является приоритетом для всех стран, в том числе развивающихся».

Из общего числа АЭС в мире, 204 находятся в Европе, в том числе в России - 10, 122 в США и Канаде, 108 в Азии, и лишь две в Африке.

Развитие атомной энергетики в России определено Концепцией федеральной целевой программы "Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года" утвержденной Постановлением Правительства Российской Федерации от 6 октября 2006 года № 605.

На выездном заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики в Сарове президент РФ Дмитрий Медведев назвал три первоочередные задачи в атомной отрасли, которые позволят России сохранить в ней лидерство.

В ближайшие два-три года с использованием современных промышленных и наукоёмких технологий должны быть существенно оптимизированы эксплуатационные характеристики водо-водяного энергетического реактора.

В среднесрочной перспективе нужно сформировать новую технологическую базу атомной энергетики на основе замкнутого топливного цикла с реакторными установками на быстрых нейтронах.

В долгосрочной перспективе в ближайшие 10 - 15 лет необходимо выйти на практическое, прикладное освоение технологий управляемого термоядерного синтеза как основы энергетики будущего.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Отмечается, что при нейтронном облучении вследствие более сильного взаимодействия межузельных атомов с дислокациями и большей их подвижности в кристаллической решетке (наличие преферанса) они быстрее уходят на стоки чем вакансии. Присоединяясь к структурному дефекту, межузельные атомы достраивают существующие атомные плоскости кристалла, вызывая радиационное распухание. Некомпенсированные же вакансии в определенной температурной области образуют зародыши, развивающиеся со временем в поры (8 или 10 вакансий).

2. Установлено, что для подавления радиационного распухания в сталях и сплавах с ГЦК-решеткой необходимо с помощью легирования обеспечить развитый непрерывный распад твердого раствора с сильно выраженным инкубационным периодом и определенной величиной объемной дилатации на границе раздела "формирующаяся, фаза - матрица". Показано, что возникающие при таком распаде "сильные" поля структурных напряжений оказываются способными перераспределять потоки разноименных точечных дефектов, ослаблять или подавлять миграцию межузельных атомов на опасные структурные стоки (экранировать их) и обеспечить возможность их рекомбинации с вакансиями. При "сильном" распаде (развитое дисперсионное твердение) расстояние между вторичными фазами меньше, чем между дислокациями, из-за чего происходит преимущественное экранирование краевых дислокаций. В таком случае осуществляется более полная рекомбинация радиационных дефектов, и радиационное распухание при этом весьма незначительно.

Если допустить "меньшую" рекомбинацию, происходит некоторое распухание, но при этом улучшается технологичность материала.

3. Дисперсионное твердение, обеспечивая большую рекомбинацию, дает одновременно и большее упрочнение. Это значит, что дисперсионное твердение есть мера и радиационного распухания.

4. В связи с отмеченным, легирование аустенитных сплавов титаном (в большем количестве, чем это необходимо для связывания углерода в карбиды титана — предотвращение склонности к межкристаллитной коррозии), которое гарантирует равномерный однородный распад во времени с образованием интерметаллидной у'- фазы типа №3Т1 или добавка в сплавы в определенном количестве РЗМ (иттрий, скандий и др.) — основные способы уменьшения или даже подавления радиационного распухания.

5. Показано, что зарождение новой избыточной фазы не происходит мгновенно, для ее выделения требуется определенное, иногда очень длительное время. При выделении вторичной фазы последовательно происходят следующие процессы: появление сегрегатов, двумерных, а затем трехмерных образований типа зон Гинье-Престона-Багаряцкого, каких-то промежуточных состояний, когерентной фазы, имеющей границу раздела. Только затем происходит коагуляция избыточной фазы. Эти процессы, по-видимому, присущи всем пересыщенным твердым растворам, но развитие их с учетом температурно-временных факторов различно, то есть в одних сталях они сильно выражены (например, дисперсионно-твердеющие стали и сплавы), а в других — более слабо (сталь типа 18-8 и др.). При этом наиболее важны процессы, которые происходят внутри твердого раствора — до обособления и коагуляции избыточной фазы.

Таким образом, при распаде твердых растворов именно в них происходят основные структурные превращения: равномерность зарождения фаз, величина и знак структурных напряжений и др.

При "слабом" распаде выделение вторичных фаз происходит в основном по границам зерен, то есть довольно неравномерно, а количество этих фаз составляет 1,0 — 1,5%. Таким материалам (например, стали типа 188) свойственно весьма высокое радиационное распухание (20-30%). В то же время в дисперсионно-твердеющем сплаве 04Х15Н35М2БТЮР, применяемом в реакторе на быстрых нейтронах БН-600, количество вторичных фаз может составлять 8-13%. Сплав практически не подвержен радиационному распуханию.

Следовательно, структурные превращения, протекающие на различных стадиях распада твердых растворов, усиливаемые или индуцируемые радиационным воздействием, оказывают определяющее влияние на эффекты нейтронного (и ионного) облучения. Изменение служебных свойств конструкционных материалов в процессе облучения определяется характером взаимодействия дислокационной структуры, плотностью и равномерностью распределения дислокаций, изменяющихся в процессе облучения, с простыми и сложными комплексами радиационных дефектов и структурных образований, также изменяющихся во времени (от зарождения сегрегатов вторичных фаз и до их обособления и коагуляции).

При этом еще раз следует отметить важность равномерности распада и величины объемной дилатации на границе раздела "формирующаяся фаза -матрица", предопределяющих появление упругоискаженных областей в матрице, глубину их распространения и уровень напряжений.

6. Рассмотренные ранее (до настоящей работы) механизмы, и особенно такие, как легирование элементами, вызывающими дилатацию кристаллической решетки или имеющими различную диффузионную способность в твердом растворе данной композиции, а также вызывающими ближнее упорядочение в твердом растворе или оказывающими влияние на энергию дефекта упаковки, должны способствовать, казалось бы, рекомбинации разноименных точечных дефектов и, в связи с этим, оказывать влияние на ослабление развития радиационного распухания. Однако эти механизмы, разработанные преимущественно для аустенитных хромоникелевых сталей типов 18-8 и 15-15 (основных конструкционных материалов атомных энергетических установок), учитывают, как правило, только состояние исходного твердого раствора без учета влияния в нем структурных изменений во времени при различной температуре. Такие подходы, как впервые установлено нами, не обеспечили существенное повышение сопротивляемости материалов радиационному распуханию.

В данной работе показано, что определяющее влияние на повышение способности твердых тел к рекомбинации разноименных точечных радиационных дефектов оказывают не концентрационное и размерное несоответствия создающиеся в объемах исходных твердых растворов при определенном их легировании (твердорастворное упрочнение), а несоответствия, возникающие при распаде пересыщенных (метастабильных) твердых растворов, а также интенсивность распада твердых растворов.

В этом и заключается суть установленной нами аномальной рекомбинации разноименных радиационных дефектов — благодаря формированию неоднородных упругих полей, которые экранируют дислокации и обеспечивают встречу, а затем и рекомбинацию межузельных атомов с вакансиями.

Разработаны модели распада твердых растворов твердорастворно-упрочняемых и дисперсионно-твердеющих сталей и сплавов.

7. Развито явление аномальной принудительной рекомбинации разноименных радиационных дефектов в распадающихся твердых растворах сталей и сплавов. Показано, что в процессе нейтронного и ионного облучения протекает дополнительная (основная) рекомбинация относительно устойчивых радиационных дефектов в случае однородного непрерывного распада твердых растворов. Возникающие при этом структурные напряжения оказываются способными перераспределять потоки разноименных точечных дефектов, ослаблять или подавлять миграцию межузельных атомов в опасные структурные стоки (экранировать их) и обеспечивать при этом возможность протекания рекомбинации их с вакансиями в упруго-искаженных областях распадающихся твердых растворов.

Эта научно обоснованная концепция дала возможность создать ряд новых дисперсионно-твердеющих сталей и сплавов, практически не склонных к радиационному распуханию (сплавы и стали защищены авторскими свидетельствами).

Данные целенаправленные научно-экспериментальные исследования, проведенные нами, были признаны ранее АН СССР важнейшими достижениями в области радиационной физики твердого тела (1983, 1985, 1986 гг.).

8. Одновременно показано, что для достижения высокой деформационной способности конструкционных материалов АЭУ при высоких температурах также необходимо создание твердых растворов, гарантирующих развитый непрерывный однородный распад. В этом случае обеспечивается более изотропное состояние твердого раствора и ослабляется межзеренное развитие трещин.

9. Научное значение данной работы состоит в том, что она* внесла коренные изменения в представления о природе и свойствах твердых-тел в условиях радиационного облучения.

Прикладное же значение заключается в том, что оно указывает возможности целенаправленного создания радиационностойких конструкционных материалов и управления процессами радиационного дефектообразования.

10. Обобщение и анализ широкого комплекса исследований дали возможность отметить следующие основные пути ослабления или подавления радиационного распухания и вакансионного порообразования в аустенитных коррозионностойких сталях и сплавах: а) легирование никелем (40-60%); б) введение значительных количеств титана (и- алюминия), обеспечивающих перевод сталей и сплавов в разряд дисперсионно-твердеющих материалов. Аннигиляция радиационных дефектов связывается с усилением их рекомбинации в полях внутренних напряжений, возникающих при формировании фаз типа №зТл или

3(Т1, А1) в латентном периоде распада. Согласно этим концепциям разработаны аустенитные дисперсионно-твердеющие экономно легированные никелем стали марок Х12Н23МТЭЦЧ (23% №), Х15Н15МЗТ2ЦЧ (15% №) с весьма высоким сопротивлением радиационному распуханию: при повреждающих дозах 80-100 смещ./атом — 1-3%; в) микролегирование сталей и сплавов РЗМ:

- введение в никель ~ 0,2% празеодима снижает распухание с 8-10% до 1-2% (60 смещ./атом);

- введение в никель ~ 12% скандия снижает распухание до 1-1,5% (60 смещ./атом); г) введение в хромоникелевый сплав с 30% никеля (сплав марки 03Х20Н30М2БРЦЧ) ~ 0,04% иттрия переводит его в разряд стойких к радиационному распуханию материалов (А У/У = 1-2% при 100-130 смещ./атом); д) совместное легирование аустенитных сталей и сплавов титаном (и алюминием) и РЗМ; е) легирование, например, аустенитных сталей высоким содержанием меди (1-1,5%), переводя их в дисперсионно-твердеющие материалы.

1. Паршин A.M. Структура, прочность и пластичность нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, применяемых в судостроении. JL: Судостроение, 1972. - 288 с.

2. Паршин А.М., Звягин В.Б. Деградация гарантированных свойств металла в конструкции и пути ее ослабления //Металлообработка.-2009. №3 (51). - С.38-43.

3. Конструкционные материалы ядерных реакторов: Учебник для вузов /Н.М.Бескоровайный, Б.А.Калин, П.А.Платонов, И.И.Чернов. М.: Энерго-атомиздат, 1995.-704 с.

4. Пигрова Г.Д., Рыбников А.И. Исследование структуры жаропрочных материалов.// Труды ЦКТИ.- 2009.- вып.297. С.3-14.

5. Ресурс лопаток газовых турбин газоперекачивающих агрегатов. /А.ИРыбников, E.H. Масалева, Г.Д. Пигрова, C.JI. Иванов, И.И. Крюков // Труды ЦКТИ.- 2009.- вып.297.- С.147-150.

6. Паршин А.М. Пути устранения хрупкого разрушения изделий из стали 1Х18Н9Т. Л.: ЛДНТП, 1961. - 28 с.

7. Станюкович A.B. Хрупкость и пластичность жаропрочных материалов. М.: Металлургия, 1967. 199 с.

8. Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали и сплавы. М.: Металлургия, 1969.- 749 с.

9. Погодин В.П., Богоявленский В.Л., Сентюрев В.П. Межкристал-литная коррозия и коррозионное растрескивание нержавеющих сталей в водных средах. М.: Атомиздат, 1970.- 422 с.

10. Паршин A.M., Тихонов А.Н., Кикичев Р.Н. Коррозия металлов в ядерном энергомашиностроении. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: Политехника, 2000.-104 с.

11. Эдстрем И.О., Форсман JI.A. Исследования по коррозионному растрескиванию нержавеющих сталей и никелевых сплавов /Тр. III Международного конгресса по коррозии металлов. М.: Мир, 1968. Т.2.- С.284-285.

12. Бялобжевский A.B. Общие закономерности коррозии металлов под действием радиоактивного излучения // Тр. Ш Международного конгресса по коррозии металлов. М: Мир , 1968. Т.4 -. С.294-300.

13. Азбукин В.Г., Баландин Ю.Ф., Павлов В.Н. Коррозионно-стойкие стали и сплавы для оборудования трубопроводов АЭС. Киев: Наукова думка, 1983.- 142 с.

14. Баландин Ю.Ф., Горынин И.В., Звездин Ю.И. Конструкционные материалы АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 280 с.

15. Богоявленский В.Л. Коррозия сталей на АЭС с водным теплоносителем. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 168 с.

16. Левицкая P.C., Крошкин A.A., Шимелевич И.Л., Шестакова B.C. Влияние наклепа на склонность стали марки 1Х18Н9Т к коррозионному растрескиванию в кипящем растворе хлористого магния // Металловедение. Л.: Судпромгиз, 1961. № 5.- С. 29-34.

17. Иванов K.M., Мельников М.И., Назаров A.A. и др. Температур-но-временная зависимость сопротивляемости коррозионному растрескиванию стали марки 0X18Н1 ОТ при периодическом контакте с морской водой // Металловедение. JL: Судостроение, 1956. №10.- С. 9-18.

18. Жуков В.А., Колосов И.Е., Маринец Т.К. и др. Особенности возникновения и развития трещин при коррозионно-усталостных высокотемпературных испытаниях стали марки 0Х18Н10Т // Металловедение. Л.: Судостроение, 1968. №12. -С. 98-103.

19. Рябченков A.B. Коррозия аустенитных сталей под напряжением // Коррозия и защита от коррозии. М.:ВИНИТИ, 1976. Т.5. С.46-52.

20. Назаров A.A. Механизм коррозионного растрескивания хромони-келевой аустенитной стали в растворах хлоридов // Вопросы судостроения. Сер. Металловедение. Л.:ЦНИИ "Румб", 1980. Вып.30. -С.80-88.

21. Паршин A.M., Неклюдов И.М., Гуляев Б.Б. Структура и свойства сплавов (некоторые вопросы металловедения и прочности). М.: Металлургия, 1993.-318 с.

22. Ма Б.М. Материалы Ядерных энергетических установок: Пер. С англ. М.: Энергоатомиздат, 1987.- 408 с.

23. Амаев А.Д., Крюков A.M., Неклюдов И.М., Паршин А.М. и др. Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов. СПб.: Политехника. 1997. 312 с.

24. Герасимов В.В., Монахов A.C. Материалы ядерной энергетики. М.: Атомиздат, 1973. 336 с.

25. Конобеевский С.Т. Действие облучения на материалы. М.: Атом-издат, 1967.- 402 с.

26. Неклюдов И.М., Камышанченко Н.В. Структура и радиационная повреждаемость конструкционных материалов. М.: Металлургия, 1996. -168 с.

27. Интеллектуальное достояние отечества и некоторые вопросы металловедения /А.М.Паршин, А.Н.Тихонов, Ю.С.Васильев и др.; Под ред. А.М.Паршина и А.Н.Тихонова. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. 439 с.

28. Паршин A.M., Тихонов А.Н., Бондаренко Г.Г. и др. Хрестоматия и специальные вопросы металловедения: Под ред. Паршина A.M. и Тихонова А.Н. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998. 305 с.

29. Паршин A.M., Неклюдов И.М., Горынин И.В. Структура и радиационная повреждаемость конструкционных материалов. М.: Металлургия, 1996. 150 с.

30. Скоров Д.М., Бычков Ю.Ф., Дашковский А.И. Реакторное материаловедение. М.: Атомиздат, 1979. 344 с.

31. Ибрагимов Ш.Ш., Кирсанов В.В., Пятилетов Ю.С. Радиационные повреждения металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 240 с.

32. Вотинов С.Н., Прохоров В.И., Островский З.Е. Облученные нержавеющие стали. М.: Наука, 1987. -128.с.

33. Альтовский И.В., Глухих В.А., Горынин И.В. и др. Работоспособность материалов первой стенки термоядерных реакторов при различный температурах // Конструкционные материалы для реакторов термоядерного синтеза- М.: Наука, 1983.- С. 135-142.

34. Иванов Л.И. Материаловедческие проблемы термоядерной энергетики. Исследование и разработка материалов для реакторов термоядерного синтеза. М.: Наука, 1981.- С. 165-169.

35. Баландин Ю.Ф., Горынин И.В., Звездин Ю.И., Марков В.Г. Конструкционные материалы АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1984.- 280 с.

36. Киселевский В.Н., Ковалев В.В., Паршин A.M. и др. Результаты изучения влияния реакторных излучений на характеристики жаропрочности высоконикелевых сплавов типа 03Х20Н45М4 // Проблемы прочности. 1984, № 7.- С. 74-79.

37. Паршин А.М., Тихонов А.Н., Бондаренко Г.Г. и др. Хрестоматия и специальные вопросы металловедения: Под ред. Паршина A.M. и Тихонова А.Н. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998. -305 с.

38. Скоров Д.М., Бычков Ю.Ф., Дашковский А.И. Реакторное материаловедение. М.: Атомиздат, 1979. -344 с.

39. Герасимов В.В., Монахов A.C. Материалы ядерной энергетики. М.: Атомиздат, 1973.- 336 с.

40. Конобеевский С.Т. Действие облучения на материалы. М.: Атомиздат, 1967.- 402 с.

41. Амаев А.Д., Правдюк Н.Ф. Некоторые закономерности в изменении основных механических свойств конструкционных материалов при нейтронном облучении. М.: Препринт ИАЭ-317, 1962.- 25 с.

42. Амаев А.Д., Горынин И.В., Игнатов В.А. и др. Радиационная стойкость стали для корпусов водо-водяных реакторов // Радиационное материаловедение. Харьков: Изд-во ХФТИ. 1990. Т. 1.- С. 98-102.

43. Афонькин М.Г., Звягин В.Б. Производство заготовок в машиностроении. СПб.: Политехника, 2007. - 380 с.

44. Капырин Г.И., Паршин A.M. Причины разрывов и повреждений труб поверхностей нагрева котлов высоких и сверхвысоких параметров // Металловедение. JL: Судостроение, 1956, № 9. - С. 51-61.

45. Паршин А.М., Горынин И.В., Азбукин В.Г. Жаропрочность и стойкость против межкристаллитной коррозии сплавов типа Х20Н45. Л.: ЛДНТП, 1971.-28 с.

46. Паршин А.М. Структура и радиационное распухание сталей и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 56 с.

47. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов. Киев: Наук, думка, 1988. -293 с.

48. Инденбом В.Л. Радиационная физика и радиационное материаловедение//Радиационное материаловедение. Харьков, 1991.- С.133-141.

49. Горынин И.В. Паршин A.M. Особенности структурных превращений и радиационное распухание сплавов и сталей с ГЦК-, ОЦК- и ГПУ-решетками // Атомная энергия. 1981. Т.50, вып. 5.- С. 319-324.

50. Казаков В.А., Шамардин В.К. Проблемы конструкционных материалов первой стенки термоядерных реакторов, связанные с объемными радиационными эффектами //Исследование и разработка материалов для реакторов термоядерного синтеза. М.: Наука, 1981.- С. 19-35.

51. Орлов А.Н., Паршин A.M., Трушин Ю.В. Физические аспекты ослабления радиационного распухания конструкционных материалов // Журнал технической физики. 1983. Т. 53, вып. 12. С. 2367-2372.

52. Масленков С.Б. Легирование и термическая обработка жаропрочных сплавов // МиТОМ, 1977, № ю,- С. 15-19.

53. Паршин A.M., Ушков С.С., Ярмолович И:И. О растрескивании титановых сплавов при старении // Технология легких сплавов. М.: ВИЛС, 1974, № 1.- С. 53-58.

54. Паршин А.М. Структура, прочность и радиационная повреждаемость коррозионно-стойких сталей и сплавов. Челябинск: Металлургия, 1988. - 656 с.

55. Завьялов A.C., Сенченко М.И. Процессы при отпуске легированных сталей // Металловедение. JL: Судпромгиз, 1958. - С. 82-103.

56. Некоторые проблемы физики радиационных повреждений материалов / Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Ожегов Л.С. и др. Киев: Наукова думка, 1979. - 239 с.

57. Орлов В.В., Альтовский И.В. Условия работы материалов первой стенки термоядерных реакторов // Вопросы атомной науки и техники^ сер. "Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение", 1981, вып. 1(15).-С. 9-16.

58. Звягин В.Б. Некоторые аспекты физических условий работы конструкционных материалов основных узлов ядерных и термоядерных реакторов // Сб. науч. тр. СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005.- С.276 - 279.

59. Зеленский В.Ф;, Неклюдов И.М., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов. Киев: Наукова думка, 1988. - 293 с.

60. Инденбом В.Л., Кирсанов В.В., Орлов А.Н. Радиационные дефекты в кристаллах // Вопросы атомной науки и техники, сер. "Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение", 1982, Вып. 2(21). -С. 3-32.

61. Vajda P. Anisotropy of Electron Radiation Damage in Metal Crystals // Rev. Mod. Phys., 1977, v. 49, №3.- P. 481-521.

62. Mikhlin E.Ya., Nelaev V.V. On the Inerease of the Frencel Defect Recombination Zone in a-Iron Caused by Hydrostatic Compression // Physica Status Solidi: A Applied research. 1976. Vol.35. № 1. - P. 81- 84.

63. Кирсанов B.B., Суворов A.JI., Трушин Ю.В. Проблемы радиационного дефектообразования в металлах. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 272 с.

64. Орлов А.Н., Трушин Ю.В. Энергия точечных дефектов в металлах. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 80 с.

65. Кирсанов В.В. ЭВМ эксперимент в атомном материаловедении. -М.: Энергоатомиздат, 1990. - 304 с.73 .Томпсон М. Дефекты и радиационные повреждения в металлах / Пер. с англ. М.: Мир, 1968. - 367 с.

66. Инденбом В.Л. Новая гипотеза о механизме радиационно-стимулированных процессах // Письма в ЖТФ, 1979, т. 5, вып. 8, с. 489-492.

67. Seeger A. Radiation Damage in Solids // Vienna: Inst. Atom. Energy Agency, 1962, p. 531-545.

68. Ибрагимов Ш.Ш., Кирсанов B.B., Пятилетов Ю.С. Радиационные повреждения металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 240 с.

69. Bement A.L. Irradiation Effects on Structural Materials. 1. Radiation Hardening // Romanian j. of physics: Form. Revue roum. de physique. Bncarest. 1972. Vol.17, № 3. -P.361-380.

70. Радиационная повреждаемость и свойства сплавов / A.M. Паршин, А.Н. Тихонов, Г.Г. Бондаренко, Н.Б. Кириллов. СПб.: Политехника, 1995.302 с.

71. Келли А., Никлсон Р. Дисперсионное твердение /Пер. с англ.М. ¡Металлургия, 1966.- 300 с.

72. Паршин А.М., Разуваева И.Н., Ушков С.С. Структура, прочность и пластичность дисперсионно-упрочняемого р сплава титана и рациональные области его применения. - JL: ЛДНТП, 1973. - 28 с.

73. Mott N.F. Discussion on Theory of Age-Hardening // J. of the Inst, of Metals. 1937. Vol. 60, № 1.- P.267-268.

74. Mansur L.K., Yoo M. H. The Effects of Impurity trapping on Irradiation Induced Swelling and Creep // J. of Nucl. Materials. 1978. Vol.74, № 2. -P.228-241.

75. Bullough R., Penin R.C. The Theory of Void-formation and Growth in Irradiated Materials. Voids Formed by Irradiation of Reactor Materials / / Proc. BNES Еигор. Confer. Reading. 1971. AERE, Harwell.- P.79-107.

76. Паршин A.M., Криворук М.И., Звягин В.Б. Диффузия и радиационные дефекты в сплавах // Сб. науч. тр. СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005.- С.271- 275.

77. Паршин A.M., Звягин В.Б. Радиационные дефекты и их эволюция в сплавах //Металлообработка.- 2005. №6 (30). - С.38-41.

78. Паршин A.M., Звягин В.Б. Радиационные дефекты и их эволюция //Сб. докладов юбилейной научно-технической конференции СПб.:Изд-во СЗТУ, 2006.- С.248-254.

79. Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела / Пер.с англ. М.: Мир, 1966.-256 с.

80. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела / Пер. с англ. М.: Физ-матгиз, 1963. 696 с.

81. Физическое металловедение / Под ред. Р. Кана; Пер. с англ. М.: Мир, 1968, Вып. 3.-485 с.

82. Брут Т., Хам Р.К. Влияние точечных дефектов на свойства металлов. Вакансии и точечные дефекты / Пер. с англ. М.: Металлургиздат, 1961. -245 с.

83. Дамаск К.А., Дине Дж. Точечные дефекты в металлах / Пер. с англ. М.: Мир, 1965.-291 с.

84. Зеленский В.Ф., Матвиенко Б.В., Неклюдов И.М. и др.

85. Усиление рекомбинации структурных дефектов при распаде твердых растворов под облучением // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Харьков: Изд-во ХФТИ. 1983. Вып. 5(28).- С. 3-11.

86. Ибрагимов Ш.Ш., Кирсанов В.В., Пятилетов Ю.С. Радиационные повреждения металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1985.- 240 с.

87. Лариков Л.Н., Боримская С.Г. Влияние облучения на ячеистую стадию распада в сплаве никель-бериллий // Вопросы атомной науки и техники, сер. "Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение", 1981, Вып. 4(18).- С. 65-67 .

88. Лариков Л.Н. Влияние облучения- на ячеистую стадию распада в сплаве никель-бериллий // Вопросы атомной науки и техники, сер. "Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение", 1981, Вып. 3(17). С. 32-43 .

89. Васильков Н.Е., Паршин А.М. Физические аспекты охрупчивания и коррозионного растрескивания нержавеющей мартенситно-стареющей стали // Вопросы атомной науки и техники, сер. "Термоядерный синтез", 1986.-С. 48-53 .

90. Писаренко Г.С., Киселевский В.Н. Прочность и пластичность материалов в радиационных потоках. Киев: Наукова думка, 1978. - 284 с.

91. Bament A.L. Irradiation Effects on Structural Materials // Rev. Roum. Phys., 1972, Vol. 17, №4.-P. 505-517 .

92. Зеленский В.Ф., Казачковский О.Д., Решетников Ф.Г. //Вопросы атомной науки и техники, сер. "Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение", 1981, Вып. 4(18). -С. 3-18 .

93. Петкова А.П. К вопросу низкотемпературного упрочнения и охрупчивания облученных аустенитных хромоникелевых сталей и сплавов // Известия-РАН. Металлы. М.: "Элиз", 2003. № 2. -С. 50-60.

94. Паршин А.М., Петкова А.П. Низкотемпературное радиационное охрупчивание и вырождение деформационной способности аустенитных сталей и сплавов // РАН. Металлы. 2001. № 3. -С. 123-127.

95. Петкова А.П. Низкотемпературное радиационное охрупчивание и работоспособность аустенитных коррозионно-стойких сталей и сплавов при высоких дозах нейтронного облучения // Физика и химия обработки материалов. М.: "Элиз", 2002. № 4.- С. 22-28.

96. Юб.Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Матвиенко Б.В. и др. Особенности структурных превращений в высоконикелевых сплавах и ихвлияние на радиационную повреждаемость // Реакторное материаловедение. М.: ЦНИИ Атоминформ. 1978. Т. 2.- С. 21-43.

97. Воеводин В.Н. Структурно-фазовые изменения в нержавеющих сталях аустенитного и ферритного классов при облучении нейтронами и заряженными частицами. Харьков: ХГУ, 1995.- 488 с.

98. Лариков Л.Н. Влияние облучения на фазовые превращения // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений ирадиционное материаловедение. Харьков: Изд-во ХФТИ, 1981. Вып. 3(17).- С. 32-43

99. Ю.Звягин В.Б. Предвыделение вторичной фазы и свойства сплавов //Сб. докладов юбилейной научно-технической конференции СПб.:Изд-во СЗТУ, 2006.- С.230-238.

100. Металловедение и термическая обработка стали: Справ, изд. 3-е, изд. перераб. и доп. В 3-х Т. Т. 1. Методы испытаний и исследования /Под ред. Бернштейна М.Л., Рахштадта А. Г. М.: Металлургия, 1983. 352с.

101. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. М.: Металлургия. 1973. -584 с.

102. Электронная микроскопия в металловедении: Справ, изд. / А.В.Смирнова, Г.А.Кокорин, С.М. Полонская и др. М.: Металлургия, 1985. -192с.

103. Приборы и методы физического металловедения /Под ред. Вейн-берга Ф.М.: Мир, 1974. Вып. 2. 366с.

104. Утевский Л.М. В кн.: Металловедение и термическав: обработка стали. Справочник. - М.: Металлургиздат, 1961, Т. I.- С. 165 - 175.

105. Лаборатория металлографии / Панченко Е.В., Скаков Ю.А., Кри-мер Б.И. и др.: Под ред. Лившица Б.Г. М.: М1965. 439с.

106. Лашко Н.Ф., Еремин Н.И. Фазовый анализ и структура аустенит-ных сталей. М: Машгиз, 1957. -235 с.

107. Лашко Н.Ф., Заславская Л.В., Козлова М.Н. и др. Физико-химический фазовый анализ сталей и сплавов /М.: Металлургия. 1978,- 335 с.

108. Лашко Н.Ф. Физико-химические методы фазового анализа сталей и сплавов. М.: Металлургия, 1970. - 476с.

109. Физико-химический фазовый анализ сталей и сплавов / Лашко Н.Ф., Заславская Л.В., Козлова М.Н. и др. М.: Металлургия, 1978. - 335с.

110. ASTM. Card File (Diffraction Data Cards and alphabetical and Grouped numerical Index of X-ray Diffraction Date). Philadelphia: Ed. ASTM, 1969.

111. Радиационное распухание высоконикелевых жаропрочных материалов / И.В. Горынин., И.П. Курсевич, A.M. Лапин, A.M. Паршин //Вопр.судостроения. Сер.: Металловедение. Вып.26. / ЦНИИ "Румб". Л., 1978.-С. 3-12.

112. Цыканов В.А., Давыдов Е.Ф. Радиационная стойкость тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1966.- 136 с.

113. Сокурский Ю.Н. В кн.: Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Вып.2 (7). Харьков, изд. ХФТИ, 1978 - С. 49-65.

114. Онуфриев В.Д., Агеев B.C. В кн.: Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Вып.2 (7). Харьков, изд. ХФТИ, 1978 - С. 23-40.

115. Nelson R.S. The influence of irradiation on the nucleation of gas bubles in reactor fuels. l.of Nucl. Mater., 1968, V. 25, p. 227 - 232. Metallurgy Division, AERE, Harwell, Didcot, Berks, U.K.

116. Nelson R.S., Mazey P.I., Hudson I.A. The use ion accelerators to simulate fast neutron induced voidage in metals. -1. Nucl. Mater., 1970, V. 37, № 1.- P. 1 - 12.

117. Norris D.I.R. The growth of voids in nickel in high-voltage electron microscope. Phil. Mag., 1971, V. 23. P. 136 - 152.

118. Lindhard I., Ne lson V., Scharff M. Ma t. Fys. Madd., 1958, V. 36,10.

119. Norris D.I.R. Voids in irradiated metals. Rad. Eff.,1972, V. 14, № 1/2.-P. 136- 152.

120. Bullough R., Perrin R.C. Theory of void formation and growth in irradiated materials. In: Radiation-induced voids in metals: Proc. Int. Conf., Alany (N.Y.), June 9-11, 1971, Oak Ridge: USAEC Techn. Inform. Centre, 1972. - P. 769 - 798 (CONF-710601).

121. Westermoreland I.E., Sprague I.A., Smidt F.A., Malmberg P.Ri Dose rate effects in nickel-ion-irradiated nickel. Rad. Eff., 1975, V. 26, № 1.- P. 1 - 16.

122. Stiegler I.O. Void formation in neutron-irradiated metals. In.: Radiation induced Voids in metals: Proc. Int. Conf., Albany (NY), June 9 - 11, 1971, Oak Ridge: USAEC Techn. Inform. Centre, 1972. P. 292-337 (CONF-710601).

123. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Матвиенко Б.В. и др. — В кн.: Реакторное материаловедение. Т. 2. М.: ЦНИИатоминформ, 1978. С. 3-19.

124. Поли лов Л.Я., Зайцева Л.П. Электрополирование и электротравление металлографических шлифов. М.: Металлургиздат, 1963. 410с.

125. Пшеничное Ю.П. Выявление тонкой структуры кристаллов. Справочник. М.: Металлургия, 1974. -528с.

126. Анализ структуры металлических материалов: Метод интерференционных слоев и автоматический анализ изображения: справочник / К. Шмидт; Пер. С.М. Соседкова, Пер. Ю.П. Пшеничнова. М. : Металлургия, 1989.- 161с.

127. Greenwood. J.NucI. Materials, 1959, v. 4 .- 305 p.

128. Cawthorne C., Fulton E. Nature. 1967, v. 216. -P. 575-576.

129. Bates J., Straalsund Y.L. Nucl. Techn., 1972, v. 14. - P. 292-298.

130. Claudson T.T. Atomwirtschaft, 1970, Bd 16, № 3.-132 p.

131. Anselin F. Bull. Inform. Scient. Techn., 1974, v. 196. -P. 27-40.

132. Колесников A.H., Прохоров В.И. Радиационное распухание конструкционных материалов быстрых реакторов. Димитровград: НИИАР, 1973.-33 с.

133. Цыканов В.А., Давыдов Е.Ф. Радиационная стойкость тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1966.-136 с.

134. Ибрагимов Ш.Ш. В кн.: Радиационные дефекты в металлических кристаллах. Алма-Ата, изд-во Наука КазССР, 1978.- С. 3-30.

135. Bates J. Abstracts of papers presented at VII ASTM Intern. Symp. on ra- diation effects on structural materials, 1974, Gatlingburg, № 4.

136. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Матвиенко Б.В. и др. Особенности структурных повреждений в высоконикелевых сплавах и их влияние на радиационную повреждаемость // Реакторное материаловедение. М.: ЦНИИ Атоминформ. 1978. Т. 2.-С. 21-43.

137. Venker H., Ehrlich К. Relation Between Partial Diffusion Coefficients in Alloys pd their Swelling Behavior under Fast Neutron Irradiation // J. Nucl. Materials. 1976.v. 60. -P. 347-349.

138. Bramman J., Cauthorne C., Fulton E. e.a. Proc. BNES, Europ. Conference Reaading, 1971, AERE, Harwell. - P. 27-33.

139. Johnston W.G., Rosolowsky J.H., Turkalo A.M. e.a. J. Nucl. Materials, 1974, v. 54, № 1.- P. 24-40.

140. Радиационное распухание и принципы легирования сплавов / A.M. Паршин, В.Б. Звягин, И.Е. Колосов, М.И. Криворук, В.Г. Теплухин // Вопр. атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. -1991. Вып. 3 . С. 3740.

141. Принципы легирования сплавов и радиационное распухание / A.M. Паршин, В.Б. Звягин, И.Е. Колосов, Т.Е. Коршунова, М.И. Криворук, В.Г. Теплухин // Металлы. -1993. № 3. - С. 73-77.

142. Паршин A.M., Кириллов Н.Б., Звягин В.Б. Особенности радиационного распухания и принципы легирования сплавов // Радиационная физика твердого тела: Труды XIV Международного совещ. (г. Севастополь, 5-10 июня 2004г.).- НИИ ПМТ МГИЭМ (ТУ), 2004.- С. 43-47.

143. Горынин И.В., Курсевич И.П., Лапин А.Н. и др. В кн.: Металловедение, № 26, изд. ЦНИИ "Румб", 1978. - С. 3-12.

144. Курсевич И.П., Образцова М.Н., Паршин A.M. О связи упрочнения и охрупчивания со структурным состоянием дисперионно-твердеющей стали //Вопр.судостроения. Сер.Металловедение. Вып.23 / ЦНИИ "Румб". Л., 1976.-С. 18-26.

145. Appleby W.K., Wolff U.E. In: Effects of Radiation on Substructure and Mechanical Properties of Metals and Alloys, ASTM, 1973.

146. Паршин A.M. Природа упрочнения сплава ХН77ТЮР в процессе длительного старения // Металловедение. № 9. Л.: Судостроение, 1965.- С. 70-91.

147. Konfield Т.А., Appleby W.K., Busboom H.Y., Trans. ANS, 1976, v. 24.-146 p.

148. Быков B.H., Вахтин А.Г., Дмитриев В.Д. и др. Атомная энергия, 1973, т. 34. - С.247-250.

149. Лапин А.Н., Паршин A.M. Особенности структурных превращений в аустенитных хромоникелевых сплавах и влияние их на длительную пластичность //Вопр.судостроения. Сер.Металловедение. Вып.27 / ЦНИИ "Румб". Л., 1978. С. 3-13.

150. Горынин И.В., Ибрагимов Ш.Ш., Кожевников О.А. и др. в кн.: Реакторное материаловедение. Т. 2. М.: ЦДИИатоминформ, 1978. - С. 274316.

151. Паршин A.M., Кожевников О.А., Ярошевич В.Д., Лапин А.О.

152. Паршин А.М. Связь между низкой деформационной способностью стали марки Х12Н20ТЗР и структурными превращениями при нагреве // Металловедение. № 7. Л.: Судостроение, 1963.- С. 119-130.

153. Паршин A.M. Особенности структурных превращений и природа упрчнения и охрупчивания аустенитных дисперионноупрочняемых сталей и сплавов // Металловедение. № 14. Л.: Судостроение, 1970. С. 115-122.

154. Иванова B.C., Гордиенко Л.К. Новые пути повышения прочности металлов. М.: Наука, 1964.- 118 с.

155. Колосов И.Е., Курсевич И.П., Паршин A.M. //Вопр.судострое-ния. Сер.Металловедение. Вып.22 / ЦНИИ "Румб". Л., 1976. С. 11-19.

156. Масленков С.Б. Металловедение и термическая обработка металлов № 10, 1977.- с. 49-53.

157. Физические свойства металлов и сплавов / Б.Г. Лившиц, B.C. Кра-пошин, Я.Л. Линецкий. М.: Металлургия, 1980. - 320с.

158. Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Маш- , гиз, 1956.-352 с.

159. Gittus J.H., Watrin J.S. A Test of Hypothesis what when Austenitic Alloys are tmbarded with Energetic Particles those haven the Greatest Thermodynamic Stability will have Greatest Dimension Stability // J. Nukl Materials. 1977, Vol. 64.- P. 300-302.

160. Harris D.R. Void Swelling in Austenitic Steels and Nickel Base Alloys: Effects oh Aloys-constitution and Structure // The Physical of Irradiation

161. Produced Voids: Proc.BNES Consultant Sympos. Harwell, 1974. AERE, Harwell. P. 287-298.

162. Вакансионное распухание высоконикелевого сплава в различном структурном состоянии при облучении тяжелыми ионами / В.Ф. Зеленский,

163. A.М. Паршин, И.М. Неклюдов, Б.В. Матвиенко, И.П. Курсевич, И.К Васина,

164. B.И. Воеводин, В.В. Брык, В.Д. Ярошевич // Вопр. атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Харьков: Изд-во ХФТИ, 1980. Вып.2 (13). С.18-22

165. Arkell D.R., Williams Т.М. J. Nucl. Materials, 1978, v. 74.- P. 144150.

166. Паршин А.М. Структурные превращения и радиационное распухание сплавов //Вопр. атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Харьков: Изд-во ХФТИ, 1980. Вып. 3(14). -С. 20-29.

167. Паршин А.М. Радиационное распухание и охрупчивание в связи с особенностями распада твердых растворов. //ЭВМ и моделирование дефектов в кристаллах. Л., Изд. ФТИ им. А.Ф. Иоффе АН СССР, 1982. С. 31-49.

168. Кирсанов B.B. ЭВМ эксперимент в атомном материаловедении. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 304 с.

169. Паршин AM., Иванов Ю.М., Жукова М.А. Природа низкотемпературного твердения мартенсита в инструментальных сталях // Оптимизация структуры и свойств сталей и сплавов в свете реализации программы "Ин-тенсификация-90" .-Л.: ЛДНТП. 1987,- С. 26-29

170. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Черняева Г.П. Радиационные дефекты и распухание металлов. Киев: Наукова думка, 1988. -294 с.

171. Lillieguist G.A., Mickelson C.G. Properties of Cast Steels Improved With Rare Earth Element Additions. Journal of Metals. 1952. V.4. №10. -P. 10241031.

172. Савицкий E.M., Терехова В.Ф., Буров И.В, и др. Сплавы редкоземельных металлов, М.: Издательство АН СССР, 1962.-268 с.

173. Завьялов A.C., Сандомирский М.М. Машиностроительные стали с редкоземельными присадками. Л.: Машиностроение, 1969.- 128 с.

174. Зеленский В.Ф., Казачковский О.Д., Решетников Ф.Г. Цеканов В.А. В кн.: ВАНТ. Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Харьков: ХФТИ, вып.4(18) .- С.3-18.

175. Воеводин В.Н., Зеленский В.Ф., Зейдлиц М.А. и др. В кн.: ВАНТ. Сериях: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Харьков: ХФТИ, 1980, вып. 1(12). -С.68-69.

176. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Матвиенко Б.В. и др. — В кн.: Реакторное материаловедение. М.: Госатоминформ, 1978, т.2.- С.21-43.

177. Брык В.В., Воеводин В.Н., М.И.Криворук и др. В кн.: ВАНТ. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Харьков: ХФТИР 1990, вып. 1(52). С.32-36.

178. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. -544 с.

179. Паршин A.M., Кириллов Н.Б. Повышение работоспособности инструментальных сталей для штампов холодного деформирования. JI.: ЛДНТП, 1990.- 22 с.

180. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1969. -749 с.196. . Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов, Киев: Наукова думка, 1988.- 294 с.

181. Горынин И.В., Зеленский В.Ф., Паршин A.M. и др. В кн.: Радиационные дефекты в металлах. Алма-Ата: Наука, 1981. - С.265-272.

182. Айтхожин Э.С., Ибрагимов Ш.Ш., Колосов И.Е. и др. В кн.: Радиационные дефекты в металлах. Алма-Ата, Наука, 1968.-С. 133-139.

183. Паршин A.M., Звягин В.Б., Колосов И.Е., Криворук М.И. В кн.: Радиационные дефекты в металлах. Алма-Ата: Наука. 1988. - С. 143-146.

184. Микролегирование редкоземельными элементами и свойства сплавов / А.М.Паршин, Н.Б.Кириллов, О.В.Николаева, А.П; Петкова // Научно-технические ведомости СШГТУ, №1(27). СПб: Изд-во СПбГТУ, 2002. -С. 49-55.

185. Николаева A.B., Николаев Ю.А., Кюков А.М. и др. Влияние примесей и легирующих элементов на радиационную стойкость низколегированных сталей // Физика металлов и металловедение. Вып. 77. № 5. 1994.-С. 171-180.

186. Агеев B.C., Митрофанова Н.М. Боголепов М.Г. и др. Микролегирование аустенитной стали бором 0Х16Н15МЗБ с целью повышения ее радиационной стойкости // Радиационное материаловедение. Харьков: Изд-во ХФТИ. 1990. Т. 3.- С. 27-34.

187. Криворук М.И., Теплухин В.Г., Звягин В.Б. Процессы предвы-деления у' фазы и ослабление радиационного распухания и ионного распыления // Фазовые превращения, структура и свойства сталей и сплавов: Меж-вуз. сб. - Л.: СЗПИ, 1989.- С.80-89.

188. Паршин A.M., Звягин В.Б. Структурно-принудительная рекомбинация и особенности радиационного распухания аустенитных сталей и сплавов. // Металлы.- 2003.- №2.- С. 44-49.

189. Звягин В.Б. Влияние легирования и режимов термической обработки на структуру и механические свойства сталей типа 15-15// Материалы научной конференции, 4.1 СПб.: Изд-во СЗТУ, 2003.- С.128 -131.

190. Паршин А.М., Колосов И.Е., Звягин В.Б. Пути подавления радиационного распухания в аустенитных сталей типа Х15Н15 //Методы исредства повышения эффективности производства: Межвузов.сб. Интенсификация производства. Л.: СЗПИ, 1987.- С. 122-126.

191. Паршин А.М., Звягин В.Б. Принудительная рекомбинация как мера подавления радиационного распухания аустенитных хромоникелевых сталей и сплавов //Металлообработка. -2006. №5-6(35-36). - С.64-67.

192. Цыканов В.А., Давыдов Е.Ф. Радиационная стойкость тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1977. 136 с.214. . Brailsford A.D., Bullough R.- Phil.Trans .Roy.Soc., 1981, vol.A 302.- P.87-137.

193. Venker H., Ehrlich E., Journ.Nucl. Mater., 1976, vol.60.- P.347349.

194. Конобеев Ю.В. В Кн.: Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Харьков, ХФТИ АН УССР, 1984.Вып.1 (29)-2(30). - С.158-171.

195. Gittus J.H., Watkin J.S. Journ.Nucl .Mater., 1974, vol.64.- P.300302.218. . Быков В.Н., Вахтин А.Г., Дмитриев В.Д. и др. Атомная энергия, 1979, т.34 .- С.247-250.