Анотація:
ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ – вплив модифікування та нано-фазного зміцнення наночастками ZrO2 на короткочасні та тривалі фізико-механічні властивості сплавів цирконію.
МЕТА РОБОТИ – дослідити фізичну природу мікропластичної деформації, встановити найбільш ймовірні дислокаційні механізми, що відповідальні за гальмування дислокацій в широкому діапазоні параметрів (Т, σ, t) і з цих позицій розробити фізичні основи тривалої міцності наномодифікованих сплавів з ГЩУ структурою.
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ– рентгеноструктурний аналіз, просвічуюча електронна мікроскопія, рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, дослідження твердості, стандартні випробування на розтяг, повзучість, релаксацію напружень.
Запропоновано метод введення наночасток ZrO2 розміром менше 5 нм в розплав металічного сплаву системи Zr-Nb-Sn. Введені в сплави системи Zr-Nb-Sn наночастки (1,2 мас. %) обумовлюють додатковий опір повзучості та підвищують його межу міцності та межу плинності при 400 °С не менше ніж на 50%. При цьому швидкість усталеної повзучості зменшується в 2 – 3 рази. Побудовані діаграми опору повзучості досліджених цирконієвих сплавів та, на цій основі, вперше визначено вплив концентрації атомів Sn та наночасток ZrO2 на зміну опору повзучості при 400 °С. Встановлено, що в сплавах системи Zr-Nb-Sn процес нанофазного зміцнення контролюється не атермічним механізмом Орована, а термічно активованим дислокаційним механізмом. Розрахунки на міцність сплавів систем Zr-Nb-Sn і Zr-Nb-Sn-ZrO2 вказують на активацію термічно активованого дислокаційного механізму бокового обходу наночастинок, що узгоджується з концепцією Арта-Уїлкінсона, яка пов’язує напругу гальмування дислокацій з відривом дислокацій, що переповзають, від поля пружних напружень на міжфазній поверхні.
Результати роботи можуть бути використані при розробці нових цирконієвих сплавів для твелів, у тому числі і модифікованих нанорозмірними частками ZrO2, з більш високим термічним опором при температурах 450 – 500 °С.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: ЦИРКОНІЄВІ СПЛАВИ, ДИСПЕРСНЕ ЗМІЦНЕННЯ, ОПІР ПОВЗУЧОСТІ, ДИСЛОКАЦІЙНА ПОВЗУЧІСТЬ.
Опис:
СКОРОЧЕНИЙ ЗМІСТ ВИСНОВКІВ РЕЦЕНЗЕНТІВ.
В результаті аналізу літературних даних та проведених досліджень фізико-механічних властивостей побудовані діаграми опору повзучості цирконієвих сплавів. Важливо підкреслити, що авторами запропонована нова дислокаційна модель, яка описує швидкість усталеної дислокаційної повзучості, в т. ч. і дисперсно зміцнених матеріалів, в залежності від температури і навантаження. В рамках нової моделі з врахуванням лінійного деформаційного зміцнення і зміцнення металу за рахунок розмноження дислокацій (атермічна складова) отримані аналітичні вирази для швидкості усталеної повзучості. За даними випробувань на повзучість в сплавах систем Zr-Nb-Sn і Zr-Nb-Sn-ZrO2 з використанням модельних розрахунків встановлено, що в області 400 °С найбільш ймовірним термічноактивованим механізмом повзучості є неконсервативний рух сходинок на гвинтових дислокаціях з енергією активації 1,88 0,01 еВ.
Проведені комплексні дослідженння фізико-механічних властивостей модифікованих наночастками сплавів дозволили встановити термічно активований дислокаційний механізм усталеної повзучості сплаву, відмінний від атермічного механізму Орована та визначили вплив концентрації легуючих елементів та об’ємної долі наночасток ZrO2 на опір повзучості сплаву. На цій основі були розроблені фізичні основи зміцнення цирконієвих сплавів нанорозмірними частками тугоплавких оксидів, що відкриває нові перспективи для покращення фізико–механічних властивостей промислових сплавів цирконію у більш широкому інтервалі температур експлуатації.
Поставлена в роботі мета досягнута, робота виконана на високому професійному рівні і в повному обсязі.
ПРОПОЗИЦІЇ ПРО ПОДАЛЬШЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ.
Результати роботи можуть бути використані на профільних підприємствах атомної енергетики.