Радиационно-индуцированные превращения в 12%-ных хромистых сталях

 

Хмелевская В.С., Богданов Н.Ю.

 

Обнинский государственный технический университет атомной энергетики, г. Обнинск

 

12%-ные хромистые стали (ферритного и феррито-мартенситного классов) представляют существенный интерес для атомной техники как перспективные материалы быстрых и термоядерных реакторов, поскольку, в отличие от сталей аустенитного класса, почти не подвержены вакансионному распуханию. Ранее были исследованы стали феррито-мартенситного класса (Fe-Сr-Ni-Mo-W-V-Nb), облученные ионами аргона с энергией 20-50 кэВ до высоких значений радиационного повреждения. При этом было обнаружено, что в некотором интервале радиационных параметров (флюэнсов, температур мишени и интенсивностей потока) в них формируется особое состояние материала, для которого характерно сильное упрочнение (несколько сот процентов), изменения в электронной  подсистеме, а также существенные изменения рентгеновской дифракции.

В настоящее время в России и за рубежом проводятся исследования, ставящие своей целью выбор материалов атомной техники нового поколения, экологически более безопасных - с быстрым спадом активности. Для создания  таких материалов требуется замена некоторых из элементов сплава, вносящих наибольший вклад в активацию материала. Однако после такого изменения состава сплава требуется реинспекция, касающаяся совокупности их свойств, в том числе, механических, коррозионных, фазовой стабильности,  радиационной стойкости.

В данной работе исследовалась новая сталь феррито-мартенситного класса (Fe-Cr-W-V-Ta-P) после различной термической обработки – нормализации, нормализации и отпуска, а также нормализации, отпуска и специального отжига при 5000С.

Все образцы были облучены ионами аргона с энергией 20 кэВ до интегральных доз 1.5 – 3.0 .1018 ион/см2 при различных температурах облучения. Оказалось, что  в данной стали после описанных термообработок не возникает особого  состояния, описанного выше. Тем не менее, упрочнение обнаружено и в этих сталях (на 50-100 %). В то же время сопутствующих изменений в электронной подсистеме и в картине рентгеновской дифракции здесь не зарегистрировано. Предполагается, что дальнейшее сравнительное исследование «старой» и «новой» сталей позволит глубже понять физику происходящих радиационно-индуцированных превращений и оптимизировать эксплуатационные свойства материалов данного класса.