D. А. Perminov

POSITRON ANNIHILATION STUDIES OF VACANCY DEFECT ACCUMULATION IN A COLD-WORKED AGING Fe–Ni–Ti ALLOY

The behavior of defects during irradiation in the real structure of iron-nickel alloys, which are model for austenitic stainless steels used in fast-neutron nuclear reactors, is studied by positron annihilation spectroscopy. The study discusses the efficiency of the absorption of point defects (interstitial atoms and vacancies) by dislocations (dislocation bias), as the main reason for vacancy supersaturation in steels, through dislocation pinning by oversized impurities or second-phase precipitates. Such studies are relevant in connection with the problem of the limited use of austenitic steels as structural materials for nuclear reactors due to the susceptibility of steels to vacancy swelling caused by vacancy supersaturation. The cold-worked Fe–Ni alloy is shown to accumulate vacancies under irradiation despite the high dislocation density, this being due to dislocation bias. In the cold-worked aging Fe–Ni–Ti alloy, the accumulation of defects during irradiation is significantly reduced from that of the cold-worked Fe–Ni alloy. Dislocations pinned by Ni3Ti precipitates have a lower efficiency of the absorption of interstitial atoms than that of free dislocations in the Fe–Ni alloy. Therefore, dislocation bias decreases and mutual recombination of point defects is enhanced. The here-obtained data are applicable to the prediction of radiation-induced damaging of austenitic stainless steels and alloys, as well as to the development of methods for improving their radiation resistance.

Acknowledgement: The research was carried out under the state assignment from the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (theme Function, No. 122021000035-6).

Д. А. Перминов

ПОЗИТРОННЫЕ АННИГИЛЯЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАКОПЛЕНИЯ ВАКАНСИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В ДЕФОРМИРОВАННОМ СТАРЕЮЩЕМ СПЛАВЕ Fe–Ni–Ti

Методом позитронной аннигиляционной спектроскопии было исследовано поведение дефектов в процессе облучения в реальной структуре железоникелевых сплавов, которые являются модельными для аустенитных нержавеющих сталей, используемых в ядерных реакторах на быстрых нейтронах. Рассмотрены вопросы эффективности поглощения точечных дефектов (междоузельных атомов и вакансий) дислокациями (дислокационный байес), как главной причины возникновения вакансионного пересыщения в сталях, путем закрепления дислокаций надразмерными примесями или выделениями вторых фаз. Такие исследования актуальны в связи с проблемой ограничения широты использования сталей аустенитного класса в конструкционных материалах ядерных реакторов из-за склонности сталей к вакансионному распуханию, обусловленному вакансионным пересыщением. В результате работы было показано, что в холоднодеформированном сплаве Fe–Ni во время облучения происходит накопление вакансий несмотря на высокую плотность дислокаций, что обусловлено дислокационным байесом. В холоднодеформированном стареющем сплаве Fe–Ni–Ti накопление дефектов во время облучения снижено по сравнению с холоднодеформированным сплавом Fe–Ni. Дислокации, закрепленные преципитатами Ni3Ti, обладают меньшей эффективностью поглощения междоузельных атомов по сравнению со свободными дислокациями в сплаве Fe–Ni. Благодаря этому снижается байес дислокаций и усиливается взаимная рекомбинация точечных дефектов. Полученные в работе данные могут быть использованы при прогнозировании радиационной повреждаемости аустенитных нержавеющих сталей и сплавов, а также при разработке методов улучшения их радиационной стойкости.

Благодарность: Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России (тема «Функция», № 122021000035-6).

     

Библиографическая ссылка на статью

Perminov D. А. Positron Annihilation Studies of Vacancy Defect Accumulation in a Cold-Worked Aging Fe–ni–ti Alloy // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2024. - Iss. 6. - P. 203-214. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2024.6.203-214. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2024-6/2024-6_489.html
(accessed: 02.01.2025).