Звіт про науково-дослідну роботу: „Основні закономірності та фізична природа релаксаційних процесів в гексагональних полікристалах на основі магнію і цирконію"

Abstract

ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ – вплив легування та модифікування магнію і цирконію та їх сплавів на їх демпфуючу здатність та релаксаційну стійкість. МЕТА РОБОТИ – розробка фізичних основ формування опору дислокаційній мікроплинності/повзучості, тривалої міцності на основі сучасних концепцій релаксації пружних напружень та структурної (дислокаційної) релаксації в металічних кристалах з низькою симетрією кристалічної гратки, а також створення металічних систем сплавів з високим рівнем поглинання пружної енергії (демпфуванням) МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ – твердість за Вікерсом, рентгенівська дифрактометрія, рентгенівський флуоресцентний аналіз, внутрішнє тертя (ТЗВТ, АЗВТ), випробування на розтяг, втому, релаксацію напружень. Встановлені механізми релаксації і демпфування в системах сплавів Mg-Al,Si,Ce i Zr-Nb-Sn-Mo в широкому інтервалі температур та амплітуд деформацій. В області малих деформацій (10-5–10-3) розсіяння пружної енергії в магнієвих сплавах має дислокаційну природу зокрема. Показано, що добавки Si сприяють підвищенню рівня демпфування на 35% в порівнянні з чистим Mg, а легування Ce розширює інтервал релаксаційної стійкості сплаву до 300°С. При деформаціях >10-3 високі демпфуючі властивості магнієвих сплавів забезпечуються за рахунок процесів пружного двійникування-роздвійникування. Запропоновано нову модель, яка описує динаміку двійникування в магнії та його сплавах і на цій основі сплав в системі Mg-Al-Si з високим рівнем розсіяння механічної енергії. Встановлено механізми релаксації за стрибками напружень в цирконії в інтервалі 20 – 700 °С. На цій основі запропоновано новий перспективний дисперсійно зміцнений сплав Zr-1Nb-3Sn-1Mo, який в 2-а рази більш жароміцний при 400 °С (s0,2 ≈ 609 МПа і sВ ≈ 734 МПа) порівняно з промисловими нанодисперсно зміцненими цирконієвими сплавами (s0,2 ≈ 270 МПа і sВ ≈ 348 МПа). Більш того, даний сплав при 500 °С володіє значно більшим опором повзучості ніж відомі промислові цирконієві сплави при 400 і 500 °С. Сплав призначений для використання в ТВЕЛ-ах сучасних атомних реакторів.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:РЕЛАКСАЦІЯ НАПРУЖЕНЬ, МАГНІЄВІ СПЛАВИ, ЦИРКОНІЄВІ СПЛАВИ, ОПІР ПОВЗУЧОСТІ, ДЕМПФУЮЧА ЗДАТНІСТЬ.