Изучение механизмов радиационно-индуцированного охрупчивания и деформационного распухания приповерхностных слоев NbTi, NbTiV, NbTiVZr сплавов, применимых в качестве конструкционных материалов для нефтегазовой и ядерной отраслей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Определение механизмов деформационного искажения и процессов разупрочнения приповерхностных слоев в сплавах, включая высокоэнтропийные сплавы, является одной из приоритетных задач в современном материаловедении. Интерес к подобным исследованиям, требующим комплексного подхода в определении взаимосвязи между накопленными структурными искажениями и процессами разупрочнения, обусловлен большим потенциалом применения данных сплавов в нефтегазовой и ядерной энергетике нового поколения. С целью оценки устойчивости сплавов на основе соединений NbTi, NbTiV, NbTiVZr к процессам накопления радиационных повреждений эксперименты по облучению были выполнены на ускорителе ДЦ-60 с учетом возможностей моделирования радиационных повреждений как в случае единичных (изолированных) областей повреждения, так и при их перекрытии. Полученные результаты зависимостей изменения структурных параметров исследуемых сплавов в зависимости от количества компонент для облученных образцов являются прямым подтверждением влияния различий атомных радиусов на устойчивость к деформационному растяжению при накоплении радиационных повреждений. Было установлено, что для NbTiVZr сплава наблюдаются наименьшие структурные изменения, вызванные облучением, что свидетельствует о высоких показателях устойчивости к деформационному искажению и снижению прочностных свойств и устойчивости к износу. Определено, что основным механизмом, влияющим на потерю стойкости к износу при трибологических испытаний на трение, является деформационное искажение поврежденного слоя, величина которого определяет деградацию приповерхностного слоя сплавов.

Об авторах

К. К. Кадыржанов

Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева

А. Л. Козловский

Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева; Атырауский университет им. Х. Досмухамедова

Email: Kozlovskiy.a@inp.kz

Д. И. Шлимас

Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева

Г. Ж. Молдабаева

Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева

Список литературы

  1. Microstructures, mechanical properties, and irradiation tolerance of the Ti–Zr–Nb–V–Mo refractory high-entropy alloys / H. Zhang, Z. Zhu, H. Huang. – Text : electronic // Intermetallics. – 2023. – Vol. 157. – URL: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2023.107873.
  2. From high-entropy alloys to high-entropy ceramics : The radiation-resistant highly concentrated refractory carbide (CrNbTaTiW)C / M. A. Tunes, S. Fritze, B. Osinger. – Text : electronic // Acta Materialia. – 2023. – Vol. 250. – URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118856.
  3. Irradiation-Hardening Model of TiZrHfNbMo0.1 Refractory High-Entropy Alloys / Y. Fan, X. Wang, Y. Li. – Text : electronic // Entropy. – 2024. – Vol. 26, Issue 4. – URL: https://doi.org/10.3390/e26040340.
  4. Enhanced plasticity in a Zr-rich refractory high-entropy alloy via electron irradiation / J. Hao, Y. Zhang, Q. Wang. – Text : electronic // Journal of Nuclear Materials. – 2024. – Vol. 590. – URL: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2023.154876.
  5. Interactions between edge dislocation and irradiation dislocation loop in BCC refractory high entropy alloys and the lattice distortion effect on irradiation hardening behavior / J. Li, Y. Zhu, L. Zhao. – Text : electronic // Journal of Alloys and Compounds. – 2024. – Vol. 1002. – URL: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.175286.
  6. A comparative study of irradiation response in amorphous TaTiWVCr refractory high entropy alloy with the counterpart of tungsten films / G. Pu, S. Sun, S. Wang. – Text : electronic // Intermetallics. – 2023. – Vol. 156. – URL: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2023.107850.
  7. Review on preparation technology and properties of refractory high entropy alloys / X. Ren, Y. Li, Y. Qi, B. Wang. – Text : electronic // Materials. – 2022. – Vol. 15, Issue 8. – URL: https://doi.org/10.3390/ma15082931.
  8. A quinary WTaCrVHf nanocrystalline refractory high-entropy alloy withholding extreme irradiation environments / O. El Atwani, H. T. Vo, M. A. Tunes. – Text : electronic // Nature Communications. – 2023. – Vol. 14, Issue 1. – URL: https://doi.org/10.1038/s41467-023-38000-y.
  9. On the room-temperature mechanical properties of an ion-irradiated TiZrNbHfTa refractory high entropy alloy / M. Moschetti, A. Xu, B. Schuh. – doi: 10.1007/s11837-019-03861-6. – Direct text // Jom. – 2020. – Vol. 72. – P. 130–138.
  10. Irradiation-induced swelling and hardening in HfNbTaTiZr refractory high-entropy alloy / S. Chang, K. K. Tseng, T. Y. Yang. – Text : electronic // Materials letters. – 2020. – Vol. 272. – URL: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.127832.
  11. Ion irradiation response and mechanical behavior of reduced activity high entropy alloy / M. Sadeghilaridjani, A. Ayyagari, S. Muskeri. – Text : electronic // Journal of Nuclear Materials. – 2020. – Vol. 529. – URL: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.151955.
  12. Irradiation resistance in Al x CoCrFeNi high entropy alloys / S. Q. Xia, X. Yang, T. F. Yang. – Text : electronic // Jom. – 2015. – Vol. 67. – URL: https://doi.org/10.1007/s11837-015-1568-4.
  13. In-situ study of heavy ion irradiation induced lattice defects and phase instability in β-Zr of a Zr–Nb alloy / H. Yu, Q. Dong, Z. Yao. – doi: 10.1016/j.jnucmat.2019.05.028. – Direct text // Journal of Nuclear Materials. – 2019. – Vol. 522. – P. 192–199.
  14. Effects of Structural Radiation Disorder in the Near-Surface Layer of Alloys Based on NbTiVZr Compounds Depending on the Variation of Alloy Components / S. G. Giniyatova, K. K. Kadyrzhanov, D. I. Shlimas. – Text : electronic // Crystals. – 2023. – Vol. 13, Issue 11. – URL: https://doi.org/10.3390/cryst13111543.
  15. Zhang, Z. The effects of irradiation on CrMnFeCoNi high-entropy alloy and its derivatives / Z. Zhang, D. E. J. Armstrong, P. S. Grant. – Text : electronic // Progress in Materials Science. – 2022. – Vol. 123. – URL: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2021.100807.
  16. Phase stability and microstructures of high entropy alloys ion irradiated to high doses / S. Xia, M. C. Gao, T. Yang. – doi: 10.1016/j.jnucmat.2016.08.017. – Direct text // Journal of Nuclear Materials. – 2016. – Vol. 480. – P. 100–108.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).