Irradiation creep in metals: multiscale modelling

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The irradiation creep in metals with cubic crystal lattices at low stresses (less than the yield strength) was studied within the framework of multiscale modelling. The modelling combines theoretical (dislocation theory of crystal plasticity, diffusion theory, anisotropic theory of elasticity, chemical kinetics) and computational (molecular statics, molecular dynamics, object kinetic Monte Carlo method) methods. The values of the rate and modulus of irradiation creep were determined in metals with bcc (Fe, V) and fcc (Cu) crystal lattices containing rectilinear dislocations with Burgers vectors 1/2 <111>, <100> (bcc) and 1/2 <110> (fcc), uniformly distributed over possible families of their slip systems. The obtained calculated and theoretical values of the rate and modulus of irradiation creep are in good agreement with the results of reactor experiments.

About the authors

A. B. Sivak

National Research Center “Kurchatov institute”

Email: Sivak_AB@nrcki.ru
Russian Federation, Moscow

V. M. Chernov

National Research Center “Kurchatov institute”; JSC Bochvar Advanced Research Institute of Inorganic Materials

Author for correspondence.
Email: Sivak_AB@nrcki.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Indenbom V.L. // Elastic strain fields and dislocation mobility / Eds. Indenbom V.L., Lothe J. Amsterdam: Elsevier, 1992. P. 1. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-88773-3.50007-8
  2. Indenbom V.L., Chernov V.M. // Elastic strain fields and dislocation mobility / Eds. Indenbom V.L., Lothe J. Amsterdam: Elsevier, 1992. P. 517. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-88773-3.50016-9
  3. Indenbom V.L., Saralidze Z.K. // Elastic strain fields and dislocation mobility / Eds. Indenbom V.L., Lothe J. Amsterdam: Elsevier, 1992. P. 571. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-88773-3.50017-0
  4. Indenbom V.L., Saralidze Z.K. // Elastic strain fields and dislocation mobility / Eds. Indenbom V.L., Lothe J. Amsterdam: Elsevier, 1992. P. 699. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-88773-3.50019-4
  5. Инденбом В.Л., Могилевский М.А., Орлов А.Н., Розенберг В.М. // Прикладная механика и техническая физика. 1965. Т. 1. C. 160. https://www.sibran.ru/upload/iblock/e77/e77cace19bc69828f3929ee54b687266.pdf
  6. Инденбом В.Л. // Письма в ЖЭТФ. 1970. Т. 12 (11). С. 526. https://jetpletters.ru/ps/709/article_10970.pdf
  7. Орлов А.Н., Инденбом В.Л. // Физика металлов и металловедение. 1989. Т. 67 (3). С. 421.
  8. Malerba L., Caturla M.J., Gaganidze E. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2021. V. 29. 101051. https://doi.org/10.1016/j.nme.2021.101051
  9. Horstemeyer M.F. // Practical Aspects of Computational Chemistry / Eds. Leszczynski J., Shukla M. Dordrecht: Springer, 2009. P. 87. https://doi.org/10.1007/978-90-481-2687-3_4
  10. Панин В.Е., Лихачёв В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985. 254 с.
  11. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Псахье С.Г. // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. Спец. выпуск. Ч. 1. С. I-25. https://elibrary.ru/item.asp?id=10365838
  12. Псахье С.Г. // Вестн. РАН. 2013. Т. 83 (5). C. 398. https://doi.org/10.7868/S0869587313050174
  13. Odette G.R., Wirth B.D., Bacon D.J., Ghoniem N.M. // MRS Bulletin. 2001. V. 26. P. 176. https://doi.org/10.1557/mrs2001.39
  14. Odette G.R., Wirth B.D. // Handbook of Materials Modeling / Ed. Yip S. Dordrecht: Springer, 2005. P. 999. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-3286-8_50
  15. De la Rubia T.D., Zbib H.M., Khraishi T.A. et al. // Nature. 2000. V. 406 (6798). P. 871. https://doi.org/10.1038/35022544
  16. Сивак А.Б., Романов В.А., Чернов В.М. // Кристаллография. 2010. Т. 55 (1). С. 102. https://elibrary.ru/item.asp?id=13044310
  17. Сивак А.Б., Сивак П.А., Романов В.А., Чернов В.М. // Перспективные материалы. 2015. Вып. 1. С. 31. https://elibrary.ru/item.asp?id=22830177
  18. Сивак А.Б., Демидов Д.Н., Сивак П.А. // ВАНТ. Сер. Материаловедение и новые материалы. 2021. Т. 3 (109). С. 30. https://elibrary.ru/item.asp?id=48157482
  19. Саралидзе З.К. // ФТТ. 1978. Т. 20 (9). С. 2716.
  20. Саралидзе З.К. // Атомная энергия. 1978. Т. 45 (1). С. 41. https://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t45-1_1978/p41/
  21. Dederichs P.H., Schroeder K. // Phys. Rev. B. 1978. V. 17. P. 2524. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.17.2524
  22. Borodin V.A., Ryazanov A.I. // J. Nucl. Mater. 1994. V. 210. P. 258. https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)90180-5
  23. Косевич А.М. Основы механики кристаллической решетки. М.: Наука, 1972. 280 с.
  24. Чернов В.М. // Перспективные материалы. 2018. Вып. 5. С. 23. https://doi.org/10.30791/1028-978X-2018-5-23-40
  25. Norgett M.J., Robinson M.T., Torrens I.M. // Nucl. Eng. Des. 1975. V. 33. P. 50. https://doi.org/10.1016/0029-5493(75)90035-7
  26. Sivak A.B., Chernov V.M., Dubasova N.A., Romanov V.A. // J. Nucl. Mater. 2007. V. 367–370. P. 316. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.03.134
  27. Романов В.А., Сивак А.Б., Сивак П.А., Чернов В.М. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2012. Т. 35 (2). С. 60. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2012-35-2-60-80
  28. Романов В.А., Сивак А.Б., Чернов В.М. // ВАНТ. Сер. Материаловедение и новые материалы. 2006. Т. 1 (66). С. 129. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22614316
  29. Mishin Y., Mehl M.J., Papaconstantopoulos D.A. et al. // Phys. Rev. B. 2001. V. 63. 224106. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.63.224106
  30. Сивак А.Б., Демидов Д.Н., Зольников К.П. и др. // ВАНТ. Сер. Материаловедение и новые материалы. 2019. Т. 4 (100). С. 25. https://elibrary.ru/item.asp?id=44630371
  31. Демидов Д.Н., Сивак А.Б. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2025. Т. 48 (2).
  32. Osetsky Yu.N., Bacon D.J., Singh B.N. // J. Nucl. Mater. 2002. V. 307–311. P. 866. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(02)01001-2
  33. Ackland G.J., Tichy G., Vitek V., Finnis M.W. // Philos. Mag. A. 1987. V. 56. P. 735. https://doi.org/10.1080/01418618708204485
  34. Сивак А.Б., Романов В.А., Демидов Д.Н. и др. // ВАНТ. Сер. Материаловедение и новые материалы. 2019. Т. 4 (100). С. 5. https://elibrary.ru/item.asp?id=44630370
  35. Сивак А.Б., Демидов Д.Н., Сивак П.А. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2021. Т. 44 (1). С. 106. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2021-44-1-106-118
  36. Pokrovsky A.S., Fabritsiev S.A., Barabash V.R. et al. // Plasma Dev. Operat. 1999. V. 7. P. 313. https://doi.org/10.1080/10519999908224475
  37. Katoh Y., Kohyama A., Gelles D.S. // J. Nucl. Mater. 1995. V. 225. Р. 154. https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)00669-5
  38. Gelles D.S. // J. Nucl. Mater. 1995. V. 225. Р. 163. https://doi.org/10.1016/0022-3115(95)00053-4
  39. Gelles D.S., Stubbins J.F. // J. Nucl. Mater. 1994. V. 212–215. P. 778. https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)90162-7
  40. Ohnuki S., Gelles D.S., Loomis B.A. et al. // J. Nucl. Mater. 1991. V. 179–181. Р. 775. https://doi.org/10.1016/0022-3115(91)90203-J

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».