Структурно-фазовые изменения в концентрированных твердых растворах системы V–Nb–Ta–Ti, облученных ионами гелия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Целью настоящей работы являлось изучение влияния облучения низкоэнергетическими ионами гелия с энергией 40 кэВ и флуенсом 2 × 1017 см–2 на структурно-фазовое состояние многокомпонентных твердых растворов на основе системы V–Nb–Ta–Ti. Данные исследования направлены на получение новых данных о радиационной стойкости многокомпонентных твердых растворов, которые обладают большим потенциалом для использования в качестве конструкционных материалов для реакторов нового поколения. Методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа было установлено, что сформированные бинарные, тройные и четверные сплавы системы V–Nb–Ta–Ti являются эквиатомными однофазными твердыми растворами, имеют однородное распределение элементов на поверхности и обладают сжимающими микро- и макронапряжениями. Проведенные исследования показали, что облучение ионами гелия сплавов системы V–Nb–Ta–Ti не приводит к распаду твердого раствора и нарушению эквиатомности и однородности распределения элементов на поверхности. Облучение ионами гелия не приводит к значительному изменению уровня микро- и макронапряжений для систем VNb и VNbTa, в то время как для сплава VNbTaTi происходит увеличение уровня сжимающих напряжений, что может быть связано с сегрегацией элементов к границам зерен и накоплением гелий-вакансионных кластеров.

Об авторах

В. В. Углов

Белорусский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Uglov@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск

Ә. Д. Сапар

Институт ядерной физики МЭ РК

Email: Uglov@bsu.by
Казахстан, 050032, Нур-Султан

Д. А. Мустафин

Институт ядерной физики МЭ РК

Email: Uglov@bsu.by
Казахстан, 050032, Нур-Султан

А. Е. Курахмедов

Институт ядерной физики МЭ РК

Email: Uglov@bsu.by
Казахстан, 050032, Нур-Султан

И. А. Иванов

Институт ядерной физики МЭ РК

Email: Uglov@bsu.by
Казахстан, 050032, Нур-Султан

Jin Ke

Пекинский технологический институт

Email: Uglov@bsu.by
Китай, 100811, Пекин

А. Е. Рыскұлов

Институт ядерной физики МЭ РК

Email: Uglov@bsu.by
Казахстан, 050032, Нур-Султан

М. М. Белов

Белорусский государственный университет

Email: Uglov@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск

С. В. Злоцкий

Белорусский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Zlotski@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск

Е. В. Бихерт

Институт ядерной физики МЭ РК

Email: Uglov@bsu.by
Казахстан, 050032, Нур-Султан

Список литературы

  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

Дополнительные файлы


© 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, 2023