Влияние титана на первичную радиационную повреждаемость и распухание сплавов ванадий-титан

А.О. Боев, К.П. Зольников, И.В. Неласов, А.Г. Липницкий
Получена: 26 марта 2018; Исправлена: 27 апреля 2018; Принята: 07 мая 2018
Цитирование: А.О. Боев, К.П. Зольников, И.В. Неласов, А.Г. Липницкий. Влияние титана на первичную радиационную повреждаемость и распухание сплавов ванадий-титан. Письма о материалах. 2018. Т.8. №3. С.263-267
BibTex   DOI: 10.22226/2410-3535-2018-3-263-267

Аннотация на русском языке

Влияние титана на изменения структуры области развития каскада может вносить вклад в снижение радиационного распухания ванадия через формирование вакансионных кластеров меньших размеров.До настоящего времени остается не исследованным вопрос влияния легирующих элементов на стадию развития каскада атомных смещений в сплавах на основе ванадия, которые рассматриваются в качестве одной из перспективных групп радиационно-стойких материалов для термоядерной энергетики. В данной работе проводится молекулярно-динамическое исследование процесса развития каскадов атомных смещений в чистом ванадии и сплавах V-Ti с концентрациями титана 4, 8 и 16% при энергиях первично выбитого атома 5, 10 и 20 кэВ. Взаимодействия между атомами в системе V-Ti задается в рамках метода, развитого ранее для моделирования систем с металлическим и ковалентным типом химической связи. Взаимодействия на малых межатомных расстояниях учитывается в подходе экранированных ионов, что позволяет корректно моделировать атомные системы в условиях высокоэнергетического воздействия. Моделирование проводилось при температуре 700 К, что соответствует нижнему пределу интервала рабочих температур рассматриваемых сплавов. Работа направлена на установление особенностей влияния титана на характеристики каскадов атомных смещений и возможность уменьшения радиационного распухания сплава при легировании титаном. Основными характеристиками каскадов атомных смещений, рассмотренных в данной работе, являются количество генерируемых дефектов на разных стадиях развития каскада и структура радиационно-поврежденной области. Рассчитано распределение выживших дефектов вакансионного и межузельного типа по размеру в зависимости от концентрации титана и энергии первично выбитого атома. Обнаружено, что легирование титаном приводит к уменьшению размеров вакансионных кластеров, формируемых каскадами атомных смещений.

Ссылки (22)

1.
B. Loomis, D. Smith, F. Garner. J. Nucl. Mater. 179, 771 (1991). DOI: 10.1016/0022-3115(91)90202‑I
2.
C. Zhang, P. Zhang, R. Li, J. Zhao, C. Dong. J. Nucl. Mater. 442, 370 (2013). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2013.08.032
3.
A. O. Boev, I. V. Nelasov, V. N. Maksimenko, A. G. Lipnitskii, V. N. Saveliev, A. I. Kartamyshev. Defect Diffus. Forum 375, 153 (2017). DOI: 10.4028/www.scientific.net/DDF.375.153
4.
S. G Psakhie, K. P. Zolnikov, D. S. Kryzhevich, A. V. Zheleznyakov, V. M. Chernov. Crystallogr. Rep. 54, 1002 (2009). DOI: 10.1134/S1063774509060157
5.
A. V. Korchuganov, K. P. Zolnikov, D. S. Kryzhevich, S. G. Psakhie. Rus. Phys. J. 60, 170 (2017). DOI: 10.1007/s11182‑017‑1056‑0
6.
A. O. Boev, D. A. Aksyonov, A. I. Kartamyshev, V. N. Maksimenko, I. V. Nelasov, A. G. Lipnitskii. J. Nucl. Mater. 492, 14 (2017). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2017.04.046
7.
E. Alonso, M. J. Caturla, T. D. de la Rubia, J. M. Perlado. J. Nucl. Mater. 276, 221 (2000). DOI: 10.1016/S0022-3115(99)00181-6
8.
A. V. Korchuganov, K. P. Zolnikov, D. S. Kryzhevich, V. M. Chernov, S. G. Psakhie. Physics of Atomic Nuclei. 79(7), 1193 (2016). DOI: 10.1134/S1063778816070073
9.
S. G. Psakhie, K. P. Zolnikov, D. S. Kryzhevich, A. V. Zheleznyakov, V. M. Chernov. Physical Mesomechanics. 12(1-2), 20 (2009). DOI: 10.1016/j.physme.2009.03.003
10.
C. S. Becquart, C. Domain, J. C. van Duysen, J. M. Raulot. J. Nucl. Mater. 294, 274 (2001). DOI: 10.1016/S0022-3115(01)00421-4
11.
L. Malerba, A. Caro, J. Wallenius. J. Nucl. Mater. 382, 112 (2008). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2008.08.014
12.
D. Terentyev, L. Malerba, M. Hou. Nucl. Instr. Meth. B. 228, 164 (2005). DOI: 10.1016/j.nimb.2004.10.039
13.
D. Terentyev, L. Malerba. J. Nucl. Mater. 329 – 333, 1161 (2004). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2004.04.269
14.
A. G. Lipnitskii, V. N. Saveliev. Comput. Mater. Sci. 121, 67 (2016). DOI: 10.1016/j.commatsci.2016.04.008
15.
V. T. Zabolotnyy, E. E. Starostin. Fiz. Khim. Obrab. Mater. 6, 5 (2006). (in Russian) [В. Т. Заболотный, Е. Е. Старостин. Физика и химия обработки материалов. 6, 5 (2006).]
16.
A. Impagnatiello, T. Toyama, E. Jimenez-Melero. J. Nucl. Mater. 485, 122 (2017). DOI: 10.1016/j.jnucmat.2016.12.040
17.
J. Ziegler, J. Biersack, U. Littmark. Stopp. Range Ions Solids. 1, 109 (1985).
18.
A. Kartamyshev, A. Boev, et al. BSU Scient. bullet.: Math. and Phys. 121, 67 (2016).
19.
W. G. Hoover. Phys. Rev. A. 31, 1695 (1985). DOI: 10.1103/PhysRevA.31.1695
20.
H. J. C. Berendsen, J. P. M Postma, W. F. van Gunsteren, A. DiNola, J. R. Haak. J. Chem. Phys. 81, 3684 (1984). DOI: 10.1063/1.448118
21.
A. Stukowski. Modell. Simul. Mater. Sci. Eng. 18, 015012 (2009).
22.
L. A. Zepeda-Ruiz, S. Han, D. J. Srolovitz, R. Car, B. D. Wirth. Phys. Rev. B. 67(13), 134114 (2003)