Structural and Phase Changes in Concentrated Solid Solutions of the V–Nb–Ta–Ti System Irradiated with Helium Ions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The aim of this work is to study the effect of irradiation with low-energy helium ions with a fluence 2 × 1017 cm–2 and an energy of 40 keV on the structural-phase state of multicomponent solid solutions based on V–Nb–Ta–Ti. These studies are aimed at obtaining new data on the radiation resistance of multicomponent solid solutions, which have great potential for use as structural materials for new generation reactors. As a result of the work carried out by scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis, it was found that all alloys of the system belong to equiatomic single-phase solid solutions and in the initial state, have a homogeneous distribution of elements on the surface and have compressive micro- and macro-stresses. The conducted studies have shown that irradiation with helium ions of alloys of the V–Nb–Ta–Ti system does not lead to the decay of the solid solution and disturbance of the equiatomicity and uniformity of the distribution of elements on the surface. Irradiation with helium ions does not lead to a significant change in the level of micro- and macro-stresses for VNb and VNbTa systems, while for VNbTaTi alloy there is an increase in compressive stresses, which may be due to the segregation of elements and the accumulation of helium-vacancy clusters.

About the authors

V. V. Uglov

Belarusian State University

Author for correspondence.
Email: Uglov@bsu.by
Belarus, 220030, Minsk

A. D. Sapar

Institute of Nuclear Physics

Email: Uglov@bsu.by
Kazakhstan, 050032, Nur-Sultan

D. A. Mustafin

Institute of Nuclear Physics

Email: Uglov@bsu.by
Kazakhstan, 050032, Nur-Sultan

A. E. Kurakhmedov

Institute of Nuclear Physics

Email: Uglov@bsu.by
Kazakhstan, 050032, Nur-Sultan

I. A. Ivanov

Institute of Nuclear Physics

Email: Uglov@bsu.by
Kazakhstan, 050032, Nur-Sultan

Jin Ke

Beijing Institute of Technology

Email: Uglov@bsu.by
China, 100811, Beijing

A. E. Ryskulov

Institute of Nuclear Physics

Email: Uglov@bsu.by
Kazakhstan, 050032, Nur-Sultan

M. M. Belov

Belarusian State University

Email: Uglov@bsu.by
Belarus, 220030, Minsk

S. V. Zlotski

Belarusian State University

Author for correspondence.
Email: Zlotski@bsu.by
Belarus, 220030, Minsk

Y. V. Bikhert

Institute of Nuclear Physics

Email: Uglov@bsu.by
Kazakhstan, 050032, Nur-Sultan

References

  1. Armstrong R.C., Wolfram C., de Jong K. et al. // Nat. Energy. 2016. V. 1. P. 15020. https://doi.org/10.1038/nenergy.2015.20
  2. Zinkle S.J., Busby J.T. // Mater. Today. 2009. V. 12. P. 12. https://doi.org/10.1016/S1369-7021(09)70294-9
  3. Henry J., Maloy S.A. // Structural Materials for Generation IV Nuclear Reactors. Elsevier, 2017. P. 329. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100906-2.00009-4
  4. Murty K., Charit I. // J. Nucl. Mater. 2008. V. 383. P. 189. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2008.08.044
  5. Zinkle S.J, Terrani K.A., Snead L.L. // Curr. Opin. Solid. St. Mater. 2016. V. 20. P. 401. https://doi.org/10.1016/j.cossms.2016.10.004
  6. Jin K., Bei H. // Front. Mater. 2018. V. 5. P. 1. https://doi.org/10.3389/fmats.2018.00026
  7. Yeh J.W., Chen Y.L., Lin S.J. et al. // Mater. Sci. Forum. 2007. V. 560. P. 1. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.560.1
  8. Tsai M.-H., Yeh J.-W. // Mater. Res. Lett. 2014. V. 2. P. 107. https://doi.org/10.1080/21663831.2014.912690
  9. Jien-Wei Y. // Ann. Chim. Sci. Mat. 2006. V. 31. P. 633. https://doi.org/10.3166/acsm.31.633-648
  10. Miracle D.B., Senkov O.N. // Acta Materialia. 2017. V. 122. P. 448. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.081
  11. Sellami N., Debelle A., Ullah M.W. et al. // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2019. V. 23. P. 107. https://doi.org/10.1016/j.cossms.2019.02.002
  12. Jin K., Mu S., An K. et al. // Mater. Des. 2017. V. 117. P. 185. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.12.079
  13. Zarkadoula E., Samolyuk G., Weber W.J. // Comput. Mater. Sci. 2019. V. 162. P. 156. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2019.02.039
  14. Zhao S., Stocks G.M., Zhang Y. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. P. 24043 https://doi.org/10.1039/C6CP05161H
  15. Zhao S., Egami T., Stocks G.M. et al. // Phys. Rev. Mater. 2018. V. 2. P. 013602. https://doi.org/10.1103/physrevmaterials.2.013602
  16. Zhao S., Osetsky Y., Barashev A.V. // Acta Mater. 2019. V. 173. P. 184. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.04.060
  17. Lu C., Niu L., Chen N. // Nat. Commun. 2016. V. 7. P. 13564. https://doi.org/10.1038/ncomms13564
  18. Lu C., Yang T., Niu L. // J. Nucl. Mater. 2018. V. 509. P. 237. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2018.07.006
  19. Zinkle S.J., Was G.S. // Acta Mater. 2013. V. 61. P. 735. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.11.004
  20. Agarwal S., Trocellier P., Serruys Y. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2014. V. 327. P. 117. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.062
  21. Birkholz M. Thin Film Analysis by X-ray Scattering. Print ISBN:9783527310524, 2005
  22. Nath D., Singh F., Das R. // Mater. Chem. Phys. 2020. V. 239. P. 122021. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.122021
  23. Prevey P.S. // ASM International, ASM Handbook. 1986. V. 10. P. 380. https://doi.org/10.31399/asm.hb.v10.a0001761
  24. James F.Z., Ziegler M.D., Biersack J.P. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B: Beam Interact. Mater. At. 2010. V. 268. P. 1818. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091
  25. Jia N., Li Y., Huang H. // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2021. V. 550. P. 152937. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2021.152937
  26. Kozak R., Sologubenko A., Steurer W. // Cryst. Mater. 2015. V. 230. P. 55. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1739
  27. Trinkaus H., Singh B.N. // J. Nucl. Mater. 2003. V. 323. P. 229. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2003.09.001
  28. Jia N., Li Y., Huang H. et al. // J. Nucl. Mater. 2021. V. 550. P. 152937. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2021.152937
  29. Kombaiah B., Jin K., Bei H. et al. // Mater. Des. 2018. V. 160. P. 1208. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.11.006
  30. He M.R., Wang S., Shi S., Jin K. et al. // Acta Mater. 2017. V. 126. P. 182. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.12.046
  31. Harrison R.W., Greaves G., Le H. et al. // Curr. Opin. Solid. St. Mater. 2019. V. 23. P. 100762. https://doi.org/10.1016/j.cossms.2019.07.001

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (172KB)
3.

Download (901KB)
4.

Download (947KB)
5.

Download (114KB)
6.

Download (125KB)
7.

Download (821KB)
8.

Download (1MB)
9.

Download (246KB)
10.

Download (57KB)

Copyright (c) 2023 В.В. Углов, С.В. Злоцкий, М.М. Белов, А.Е. Рыскұлов, Jin Ke, И.А. Иванов, А.Е. Курахмедов, Д.А. Мустафин, Ә.Д. Сапар, Е.В. Бихерт

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».