Исследование каскадного механизма зарождения вакансионных кластеров в металлах методами машинного моделирования тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова

На правах рукописи УДК 621.039.531

ОСЕЦКИЙ Юрий Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ КАСКАДНОГО МЕХАНИЗМА ЗАРОЖДЕНИЯ ВАКАНСИОННЫХ КЛАСТЕРОВ В МЕТАЛЛАХ МЕТОДАМИ МАШИННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

01.04.07 — физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва — 1992

/

X.

77

Работа выполнена в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова.

Научный руководитель : доктор технических наук,

профессор П. А. Платонов

Официальные оппоненты : доктор физико-математических

наук, профессор В. Г. Вакс

доктор физико-математических

наук, профессор Б. А. Гринберг

Ведущая организация : Физико-Энергетический Институт, Обнинск.

Автореферат разослан "/-2" Сиуу<2А*% 1992 г.

Защита состоится »2.?» 1992 г. в Iна заседании Специализированного Совета при ИАЭ

им. И. Е Курчатова по адресу : 123182 Москва, пл. Курчатова, Институт атомной энергии.

Ученый секретарь Совета, кандидат физико-математических

наук Г М. А. Скорохватов

, .. , ' | ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

• — ч

Надежность работы современных ядерных энергетических уста-швок (ЯЭУ) определяется поведением конструкционных материалов 5 условиях одновременного воздействия потоков облучают. X'частиц, зысоких температур, статических и динамических нагрузок, агрес-зивных сред и т.д. Возросшие требования к безопастности работы Ш, наряду с разработкой новых концепций , предполагают целе-шправленный поиск радиационно стойких материалов и разработку физически обоснованных моделей их поведения в таких условиях, 'спешное решение этих вопросов требует глубокого понимания про-дессов, протекающих в веществе под облучением.

Во многих практически важных случаях (облучение нейтронами I тяжелыми высокоэнергетическими ионами) повреждение материалов троисходит в каскадах атомных столкновений (КАС), приводящих к зоэникновению микроскопических ( -1-10 нм) областей повреждения : высокой локальной концентрацией точечных дефектов. При образовании и релаксации каскадных областей повреждения (КОП) наблюдаются такие явления, как аморфизация, отжиг дефектов, зарок-1ение новых фаз и вакансионных кластеров (ВК) различных типов -закансионных петель (ВП), тетраэдров из дефектов упаковки (ТДУ) 1 т. д. [1-3]. В результате, происходит изменение исходной микро-зтруктуры вещества и его физико-механических свойств.

Образование и релаксация КОП не поддается аналитическому описанию, так как требуется решение задачи столкновения многих гол с учетом влияния большого числа взаимосвязанных факторов. 1 другой стороны, применение экспериментальных методов осложне-ю высокой скоростью протекания процессов повреждения ( »10 -10 с) и малостью размеров КОП. Более .успешным оказывается 1ривлечение численных методов, реализуемых на высокопроизводительных ЭВМ. С помощью методов машинного моделирования удалось значительно продвинуться в понимании процессов радиационного ювреадения материалов в КАС [4, 5]. Однако, до последнего времв-ш также не удавалось объяснить механизм комплексообразованин в саскадах, что связано, во-первых, с недостатками используемых лоделей и, во-вторых, с приближениями, положенными в основу о пи :шшя взаимодействия атомов в металлах. Поэтому существует нсоб

ходимость дальнейшего развития теоретических представлений каскадном механизме повреждения материалов на основе совреме! ных моделей межатомных взаимодействий в металлах.

Цель диссертационной работы состояла в исследовании мето; ми машинного моделирования, с использованием дальнодействуювд парных потенциалов, механизмов зарождения вакансионных кластс ров в КОП ГЦК, ОЦК и ГПУ металлов. При этом основное внимаш уделялось выяснению особенностей зарождения ВК в металлах различным типом кристаллической решетки.

Научная новизна. В настоящей работе впервые:

1) Разработан и аппробирован метод использования дальне действующих парных потенциалов для моделирования дефектов в ме 'таллах.

2) Проведено моделирование крупных (до 126 вакансий) клас теров, дефектов упаковки (ДУ) и процессов снятия ДУ у вакансио ных петель в Си, «¿-Ре и 1г. Получены стабильные ВП с векторам Бюргерса <100> и 1/2<111> в «¿-железе и 1/2[0001], 1/6<2023> 1/3<1120> в цирконии. Исследовано влияние окружающих дефекто на процесс снятия дефектов упаковки.

3) Показано, что энергетически наиболее выгодными ваканси онными кластерами являются: в Си - ТДУ, в <Л-?е - ВП в плоскос тях (110) с Ь=1/2<111>, в 2г - петли в базовой плоскости, а за родыши пор в этих металлах являются структурно неустойчивыми.

4) Используя результаты моделирования, в рамках анизотроп ной теории упругости получены радиусы ядер некоторых дислокацш в с/. -Ре и 2г и уточнено аналитическое-выражение вклада энергш ДУ в общую энергию дефектных дислокационных петель.

5) Предложена модель для исследования -процессов зарождение вакансионных кластеров в КОП, основанная на концепции тепловоп пика.

6) Проведено моделирование процессов зарождения вакансионных петель Франка и тетраэдров из дефектов упаковки в обедненных зонах (03) меди. Предложен механизм зарождения ВПФ и ТДУ 1 ГЦК металлах под облучением.

7) Исследована эволюция обедненных зон каскадов в «¿-желе-

V

зе и условия зарождения вакансионных петель с векторами Бюргер-

<100> и 1/2<111>. Предложен механизм зарождения ВП с различии векторами Бюргерса в ОЦК металлах.

8) Проведено моделирование отжига обедненных зон каскадов дерконии. Исследованы условия зарождения базовых и призмати-;ких вакансионных петель. Предложен механизм зарождения ВП в I металлах.

9) Методами машинного моделирования показано, что в про-:се релаксации сильно неравновесной КОП зарождаются не самые »ргетически выгодные конфигурации: в меди - вакансионные пет-Франка, в ОЦК-железе - ВП с векторами Бюргерса <100>, в цир-[ии - призматические вакансионные петли.

Автор выносит на защиту следующие основные положения:

- метод использования дальнодействующих парных потенциалов моделировании дефектов и результаты его аппробации;

- результаты моделирования крупных вакансионных кластеров, ефектов упаковки в Си, сС -Ре и 2г;

- результаты исследования процессов снятия дефектов упа-ки вакансионных петель в </. -- железе и цирконии;

- результаты моделирования отжига обедненных зон каскадов еди, -железе и цирконии;

- механизм зарождения в 03 ГЦК металлов вакансионных пе-ь Франка и тетраэдров из дефектов упаковки;

- механизм зарождения вакансионных петель с векторами Бюр-за <100> и 1/2<111> в 03 ОЦК металлов;

- механизм зарождения базовых и призматических вакансион-петель в 03 ГПУ металлов.

Научная и практическая ценность диссертации. Предложенный эботе метод использования дальнодействующих потенциалов поз-шт уже на современных ЭВМ моделировать крупные дефектные :теры и процессы их зарождения с использованием дальнодейст-!их парных потенциалов полученных из теории псевдопотенциала, гченные характеристики дислокаций могут быть использованы в »етических расчетах по теории упругости. Развитые в работе оставления о механизмах зарождения вакансионных кластеров в :адных областях ГЦК, ОЦК и ГПУ металлов объясняют ряд экспа-

з

риментальных данных и могут быть использованы при прогнозировании поведения материалов под облучением.

Апробация. Основные результаты исследований докладывались на 6 школе по физике ¡радиационных повреждений (Алушта 1987г. ), На XIV и XYÎ школах по радиационной физике металлов и сплавов (Бакуриани 1987г., 1989г.), на 24,25,28 и 29 семинарах по моделированию радиационных дефектов на ЭВМ ( Алма-Ата 1986г., 1988, Тбилиси 1986г., Ташкент 1988г. ), на 4 Всесоюзном совещании по ра диационным дефектам в металлах (Алма-Ата 1986г).

По теме диссертации опубликовано 10 основных работ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Общий объем составляет 177 страниц, включая 46 рисунков, 24 таблицы и список литературы из 158 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации,кратко изложено ее содержание и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дается обзор основных результатов экспериментальных исследований структуры облученных ОЦК, ГЦК и ГПУ металлов и сплавов. Отмечаются особенности зарождения вакансион-ных кластеров в каскадных областях металлов с разными кристаллическими решетками. Так, в ГЦК металлах зарождаются вакансион-ные петли Франка и тетраэдры из дефектов упаковки, причем соотношение числа ВПФ и ТДУ зависит, от энергии первично-выбитогс атома и температуры облучения. В большинстве ОЦК металлах npi нейтронном и ионном облучении наблюдаются ВП в плоскостях (1101 с векторами Бюргерса 1/2<111>. По характеру радиационного повреждения ot-Fe отличается от других ОЦК металлов : во-первых, вакансионные петли наблюдаются только при облучении собственными ионами до высоких флюенсов либо при облученнии нонами с массой существенно•превышающей массу ионов железа, во-вторых, формируются ВП с двумя векторами Бюргерса - 1/2<111> и <100>. Отмечается, что аналогичные особенности проявляются и.при образования междоузельных петель в J- -Fe и ферритных сталях. Обсуждается предположение Литла, Баллоу и Вуда [6] о том, что эти особе!

4

иостн могут быть причиной низкого распухания ферритных сталей.

В ГПУ металлах при нейтронном и ионном облучении зарождают он в основном призматические вакансионные петли. Однако, в ряде экспериментов наблюдалось явлении уск.орошш радиационного роста Zr и его сплавов при высоких флюенсах нейтронов, которое коррелировало с появлением базовых БП. Кроме того, базовые петли на блюдались в рутении облученном тяжелыми ионами.

Далее рассматриваются результаты исследования процессов радиационного повриждения методами машинного моделирования.Они сываются основные подходы - прямое моделирование всех стадий развития каскада атомных столкновений [4] и моделирование после динамической стадии [Ь]. Отмечаются основные результаты работ по моделированию процессов и КЛС - разделяемость стадий каскада, лаплиние и перекристаллизация части КОП и образования крупных ВК на тепловой стадии каскада. Показано, что при современном уровне развития ЭВМ второй подход позволяет более детально ис следовать механизмы дефектообразования. Рассматривается проблема потенциалов межатомного взаимодействия и делается вывод, что для исследования механизмов зарождения дефектов вместо короткодействующих эмпирических потенциалов необходимо использовать более обоснованные, например, парные потенциалы полученные в рамках теории псевдопотенциала. Отмечается, что особенности таких потенциалов - осциллирующий характер и дальнодействие, приводят к необходимости разработки новых методов моделирования.

Формулируются основные положения концепции теплового пика (ТП) для описания послединамической стадии каскада.

Глава завершается постановкой задачи, сделанной на основа ним заключения по анализу литературных данных.

Во второй главе описаны потенциалы.межатомного взаимодейст вия в Си, JL-Fe н Zr. Потенциал меди получен Дажаном в приближении резонансного потенциала [7], учитывающего взаимодействие d-оболочек, а потенциалы <L Fe и Zr получены Баксом И. Г и др. [в] в приближении локального исевдопотонцнала.

Далее описывается метод использования дальне.лейслнуищих осциллирующих потенциалов в машинном моделировании. Пр^дпага отся преобразовать исходный потенциала к зф^чктивному tf'^'(i ):. (( )• t)xp( Д." г*) 19 ], а параметр сглаживания <L и р.ншус обрч

ь

зания потенциала определять из анализа сходимости нерелак-

ип

сированной энергии образования вакансии - Е^ рассчитанной с обрезанным эффективным потенциалом к Е у , полученной для исходного потенциала бесконечного радиуса действия. Показано, что точность порядка 3-6% достигается при оС =0. 25-0. 30а и йс =3. 5-4.5а (а - параметр решетки). Анализируется влияние радиуса обрезания потенциала на энергию релаксации вакансии - Ер . Показано, что если Ер рассчитывать с потенциалом радиуса действия йс , то она слабо зависит от радиуса обрезания потенциала с которым проводится релаксация - й,.. На примере Си, Ре и Ът показано, что для достижения точности расчета Еу »2-5% достаточно выбрать Кг =2. -2.5а. Исходя из этого, предлагается модернизировать схему моделирования дефектов - релаксацию проводить с потенциалов Бр , а расчет энергетических характеристик с потенциалом Кс . В такой схеме основные расчеты проводятся с короткодействующим потенциалом, а дальнодействующий применяется только для расчета релаксированной энергии образования дефекта и для определения энергии кристалла до и после релаксации. Малое число вычислений с дальнодействуюцим потенциалом позволяет выбирать величину 1гс достаточно большой и увеличить точность расчета. В качестве примера, на Рис. 1 приведены зависимости энергии образования вакансии от радиуса обрезания потенциала в полученные в рамках стандартного и модифицированного методов.

ооо

0 80

в---а

1.0

2.0

3 0 Кг .а

4 О

Рис.1 Зависимость энергии образования вакансии в «¿-железе от радиуса действия потенциала КР:

□ - стандартная методика Ру. = 1?с;

О -модифг ированная методика при 4. 31а.

6.0

Я

В конце второй главы приведены результаты аппробации предлагаемого метода в расчетах энергетических характеристик точечных дефектов, вакансионных кластеров, дефектов упаковки, а также в динамическом моделировании.

В третьей главе рассматривается модель тепловой стадии высокоэнергетического каскада, основанная на концепции теплового пика. Основными параметрами модели являются средняя объемная концентрация вакансий в 03 каскада,радиус теплового пика и температура в центре ТП. Приводятся результаты моделирования методом молекулярной динамики эволюции обедненных зон каскадов в меди. Показано, что в зависимости от концентрации вакансий в 03 -Cv , наблюдалась разная кинетика зарождения ВК. Так, при Су « 5ат. % кластерообразования за время «10 с не происходило. При концентрации вакансий Юат. % зародились две вакансионных петли " &ранка - Рис. 2а. Отмечается, что большая из полученных ВПФ частично диссоциирована в ТДУ. При Су =15ат. % наблюдалось зарожде-гае тетраэдра из дефектов упаковки - Рис. 26.

Далее представляются результаты статического моделирования различных вакансионных кластеров в Си. Показано, что ВК в плос-состях (111) являются энергетически наиболее выгодными. Объемные дефекты в виде зародышей пор структурно не стабильны и в про-(ессе релаксации переходят в структуру близкую к 03 с концент->ацией вакансий =30ат. %. Среди дефектов в плоскости (111) наиболее выгодными оказались треугольные петли, диссоциировавшие в •етраэдры из дефектов упаковки (см. Рис.3).

На основе полученных результатов объясняется ряд экспери-ентальных данных и предлагается механя ■ чарождения вакансион-ых петель Франка и тетраэдров из дефектов упаковки в ГЦК ме-аллах. Согласно этому механизму образование ВПФ в каскадах бъясняется быстрым охлаждением КОП когда обедненная зона не спевает перестроиться в энергетически наиболее выгодную конфи-урацию, каковой является ТДУ. В зависимости от скорости охлаж-ения могут зарождаться как правильные ВПФ, так и петли частич-э диссоциированные в ТДУ. При особых условиях облучения, когда армируются 03 с высокой концентрацией вакансий ТДУ могут форми-эваться без предватительного зарождения ВПФ.

В четвертой главе приводятся результаты моделирования эво-

0 /1 С

»

о Ь° о : г. ° . 00 1 , о о О t О о

8 ! о

л,-..... I)

V'liio]

Рис,2а Конфигурации вакансионных потоль, зародившихся в 03 с С„=10 ат, % и положения атомов в сечении ABCI).

Рис.26 Пространственное положение тетраэдра из дефектов упаковк зародившегося в 03 с Cv-15 ат. % и положения атомов в сечении ЛВ

1 о

0 0

ы

О О

Рис. 3 Зависимость энер гии связи вакансионных кластеров от числа ва-\ кансий в них:

Д - тетраэдры из дефектов упаковки; □ - дефектные вакан-сионные петли в плоскости (111).

г» о

о

люции обедненных зон каскадов в «¡- -Кв при различных температурах. Показано, что коагуляция вакансий в крупные кластеры происходит в 03 с концентрацией вакансий 10 и 15ат. % в диапазоне температур 800-1000К. Отмечается, что вначале формируются трехмерные ВК, форма которых со временем меняется и в конечном итоге основная часть вакансий конденсируется в нескольких пересекающихся плоскостях типа (110) которые окружены облаком оставшихся вакансий. Наблюдалось формирование кластеров из 30 и более вакансий. Конфигурации некоторых ВК приведен» на Рис. 4 в виде проекций вакансий на плоскость (001). Цифры в кружочках указывают на принадлежность вакансий плоскостям (001), параллельным плоскости рисунка и отстоящим от начальной плоскости (N=0) на расстояние (Ы-а)/2. Показано, что тенденция к образованию нескольких пересекающихся плоскостей (110) усиливается при увеличении начальной концентрации вакансий в 03. Многократное образование и распад ВК в виде пересекающихся плоских фрагментов (110) объясняется тем, что вакансиям выгодно заполнять плоскости (ПО). Однако, энергия связи ваканснй-в кластерах такого размера еще не столь велика, чтобы при температурах роста ВК их конфигурации стали пространственно стабильными. Такая стабилизация может наступить, осли в составе ВК формируется плоский фрагмент критического размера (ФКР) у которого снимается дефект упаковки.

Рис. 4 Примеры конфигураций вакансионных кластеров, зародившихся при отжиге обедненных зон в оС -железе.

и

Тогда энергия связи вакансий резко повышается и образуется стабильный зародыш совершенной петли, который в дальнейшем может расти за счет поглощения остальных вакансий кластера и вакансий из окружающего объема. -

Чтобы проверить это предположение, исследовались свойства различных ВК, дефекта упаковки в плоскости (110), дефектных и совершенных БП, а также процессы снятия дефекта упаковки у ВП (110). Показано, что наиболее выгодными кластерами являются ВП в плоскости (110) и для них получены зависимости энергетических характеристик от размера. Оказалось, что фрагментом критического размера является ВП из 46 вакансий - для петель большего размера наблюдалось атермическое снятие ДУ и формирование совершенных ВП с Ь=1/2<111>, энергия образования которых существенно ниже, чем у исходных дефектных петель.

Далее представлены результаты исследования ВК сложной формы состоящие из плоского ФКР и вакансий двух групп. В первую вошли вакансии лежащие в других плоскостях (110), а во вторую-вакансии не принадлежащие плоским фрагментам. Исследовалось влияние вакансий этих групп на процесс снятия ДУ у фрагмента критического размера. На Рис.5 приведены схематические изображения ВК состоящих из ФКР и вакансий первой группы. Результаты

Рис. 5 Схематическое изображение вакансионных кластеров, состоящих из диска критического размера и пересекающих его фрагментов (110).

ю

моделирования «30 различных конфигураций показали, что вектор Бюргерса ФКР зависит от числа вакансий в пересекающих его фрагментов. Так, при числе вакансий в первой группе N^ »7-12 формируется зародыш совершенной петли с Ь=<100>, тогда как при меньших вектор Бюргерса остается равным 1/2<111>. Аналогичным оказалось и влияние вакансий второй группы, которые моделировались в виде сферической обедненной зоны окружающей ФКР. При числе вакансий во второй группе" N2 *15 (концентрация вакансий в 03 *5ат. % ) вектор Бюргерса ФКР оставался равным 1/2<111>,а при

И, *30 (концентрация вакансий в 03 ьЮат. % ) формировалась ВП с *

Ь=<100>. На Рис.6 приведены результаты расчетов энергий связи вакансий в различных ВК.

В конце четвертой главы предлагается объяснение ряда экс-1ернментальных результатов по исследованию микроструктуры ОЦК металлов при облучении нейтронами, тяжелыми ионами и формули-)уется механизм зарождения вакансионных петель с векторами Бюргерса <100> и 1/2<111> в 03 ОЦК металлов. Согласно этому меха-шзму в 03 с относительно малой концентрацией вакансий более }ероятно зарождение ВП с Ь=1/2<111>, с ростом же концентрации шкансий растет влияние вакансий первой и второй групп и повы-юется вероятность зарождения ВП с Ь=<100>.

0.4

М

^ 0.2

Рис. 6 Зависимость энергии связи различных кластеров в -Ре от числа вакансий в них :

---- дефектные петли в

плоскости (110);

0.1

-- совершенные петли

в плоскости (110) с

Ь = 1/2 <111>;

30

50

70

& - вакансионные кластеры в виде пересекающихся петель (110).

и

В пятой главе рассмотрен отжиг обедненных зон каскадов в цирконии. Исследовалось зарождение вакаисионных кластеров в 03 с концентрацией вакансий 0^=5,10 и ]5ат. % при различных скорос тях охлаждения и начальных температурах в центре теплового пика Т0=18(Ю и 2300К. Показано, что тип зарождающегося БК зависит от концентрации вакансий, скорости охлаждения и начальной температуры. Так, при умеренных скоростях охлаждения и малых концентрациях вакансий Су =5ат.% наблюдалось зарождении небольших дефектных призматических петель (1010)1/2<1(ШЪ. При тех же скоростях охлаждения п Су =!!Оат. % отмечается появление совершенных BIT (1010)1/3<1120> и малых базовых нетоль (0001 )1/б<2023>. При дальнейшем росте Су до 15ат. % наблюдается зарождении крупных базовых петель с вектором Кюргерсн b-i]/6<2023> пересекающихся с небольшими совершенными призматическими ВН. Схематическое изображении двух таких ВК приведено на Рис. 7. Подчеркивается два важных результата, во -первых, образование ВК в виде пересекающих ся базовых и прнзматнчоских BII и, во-вторых, образование небольших ( "20 вакансий) базовых и призматических петель без дефекта упаковки. При более высоких скоростях охлаждения 03 наблюдалось зарождении трехмерных выделений ОЦК фазы содержащих -40 атомов.

Далее приводятся результаты исследований свойств различных ВК, дефектов упаковки в призматической и базовой плоскостях, крупных ваканеишших петель и.процессов снятия ДУ. Сказалось, что среди различных ваканспонних кластеров энергетически более выгодными являются плоские скопления в призматических и базовой

l'llC. 7 Схем.-гтичегь о и H'li»Op,'iikeillllJ B.I* .ЧНСИ'ЖНЫХ кластеров в виде перегек.чынихс.! о.гл»вых и ii|'ii im:iiнчеекмх петель, зародив ШИХСН при (.11,111-е (.Ги-иНеННЫХ ЮН I) ЦИрКоНИИ.

плоскостях, а расчеты энергий дефектов упаковки показали, что ДУ внедрения тшю Е обладает минимальной энергией. Приводятся также результаты по моделированию снятия дефекта упаковки ВП. Были получены петли с векторами Бюргерса 1/2[0001] и 1/6<2023> в базовой плоскости и с Ь=1/3<1120> в призматической плоскости. На Рис. 8 приведены зависимости энергий связи для базовых и призматических вакансиоиных петель различной формы и с различными векторами Бюргерса. Видно, что во всем диапазоне размеров правильные шестиугольные базовые ВП энергетически выгоднее призматических. Таким образом в 03 циркония, также как в Си и могут зарождаться не самые энергетически выгодные дефекты.

В конце пятой главы формулируется механизм зарождения вакансиоиных петель в обедненных зонах ГПУ металлов, согласно которому при облучении нейтронами и собственными ионами зарождаются призматические вакансионные петели. Если же возможно формирование 03 с высокой концентрацией вакансий - пространственное перекрытие КОП при высоких дозах или перекрытие ветвей субкаскадов прп облучении высокоэнергетическими тяжелыми ионами, то повышается вероятность формирования базовых петель.

Рис. 8 Зависимость энергии связи вакансиоиных петель в 2г от числа вакансий в них : О - ВП (1010); Д - треугольные ВП (0001) 1/2 [0001]; А. - треугольные ВП (0001) после снятия ДУ; О - шестиугольные ВП (0001) 1/2[0001]; О - шестиугольные ВП (0001) после снятия ДУ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Разработан метод использования даыюдействующих потенциалов в моделировании дефектов на ЭВМ.

2. Проведено моделирование вакансионных кластеров, дефектов упаковки и процессов снятия ДУ у вакансионных петель в Cu, «¿-Fe и Zr, определены их структурные и энергетические характеристики. Исследовано влияние окружающих дефектов на процессы снятия ДУ у вакансионных петель в c(.-Fe и Zr.

4. Предложена модель исследования процессов зарождения вакансионных кластеров в каскадной области повреждения, основанная на концепции теплового пика.

5. В рамках этой модели исследована кинетика зарождения крупных вакансионных кластеров в Cu, «¿-Fe и Zr. Результаты моделирования показали, что тип зарождающихся в 03 кластеров зависит от локальной концентрации вакансий на стадии кристаллизации обедненной зоны.

6. Предложены моханизми зарождения ВП Франка и ТДУ в ГЦК металлах, вакансионных петель с векторами Бюргерса 1/2<111> и <100> в 0ЦК металлах, призматических и базовых ВП в ГПУ металлах. Предложенные механизмы позволяют качественно объяснить эксперименты по исследованию микроструктуры ГЦК, ОЦК и ГПУ металлов, облученных нейтронами и тяжелыми ионами.

7. Показано, что для всех рассмотренных типов кристаллических решеток в процессе релаксации неравновесных 03 могут зарождаться вакансионные кластеры, которые не являются наиболее энергетически выгодными : в ГЦК металлах - петли Франка, в ОЦК металлах - ВП с Ь=<100>, в ГПУ металлах - призматические ВП.

Перечень работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Капинос В. Г., Осецкий Ю. Н., Платонов П. А. Исследование энергий образования и структуры вакансионных комплексов в меди и oí. -железе. ФТТ, 1986, том 28, с. 3603-3609.

2. Kaplnos V. G., Osetsky Yu. N., Platonov P.A., The cascad mechanism of nucleatlon of vacancy loops and stacking fault tetrahedra In FCC metals. -J. Nucl. Mater., 1989, vol. 165, p. 286-299.

3. KamiHoc В. Г., Осецкий Ю. Н. Использование дальнодейству-гацих потенциалов в расчетах характеристик дефектов в металлах. Препринт ИАЭ-4376/11, 1986.

4. Kapinos V. G., Osetsky Yu. N., Platonov P. A., Simulation of perfect vacancy loops in BCC metals. -Phys. Stat. Sol. (b), 1989, vol. 170,p. 373-384.

5. Kapinos V. G., Osetsky Yu. N., Platonov P. A., Investigation of the mechanism of vacancy loop formation in the depleted zones in oL-iron. -J. Nucl. Mater., 1990, vol. 170,-p. 66-78.

6. Kapinos V. G., Osetsky Yu. N., Platonov P. A., The mechanism of nucleatlon of vacancy loops with the Burgers vectors <100> In BCC metals, J. Nucl. Mater.,1990, vol. 173, p. 229-242.

7. Капинос В. Г., Осецкий Ю. H. Моделирование дефектных и совершенных вакансионных петель в альфа-железе. В кн. : Моделирование на ЭВМ процессов радиационных и других воздействий в кристаллах. , Ленинград, ФТИ АН СССР, 1989, с. 26-27.

8. Капинос В.Г., Осецкий Ю.Н., Михин А.'Г. Моделирование вакансионных петель Франка в альфа-цирконии. В кн. : Моделирование на ЭВМ процессов радиационных и других воздействий в кристаллах. , Ленинград, ФТИ АН СССР, 1989, с. 28-29.

9. Kapinos V. G., Osetsky Yu. N., Platonov P. A., Computer simulation of collaps cascad depleted zones in HCP zirconium. -J. Nucl. Mater., 1991, vol. 184,p. 127-143.

10. Капинос В. Г., Осецкий Ю. H., Платонов П. А. Исследование свойств вакансионных петель и дефектов упаковки в цирконии методами машинного моделирования. Препринт ИАЗ-5216/11, 1990.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.

1. М. A. Kirk, I.H.Robertson, M.L.Jenkins, С. A. Engl i sh, Т. J. Black and J. S. Vertano, J. Nucl. Mater., 1987, vol. 149, p. 21.

2. C. A. English, J. Nucl. Mater., 1982, vol. 108M09, p. 104.

3. W. J. Phythian, J. Nucl. Mater., 1988, vol. 159, p. 219.

4. T.Diaz de la Rubia, К. Smal tnskas, R. S. Averback, I.M.Robertson, H. Hseih, R. Beriedek, Mater'. Research Soc. Symp. Proc.,

1989, vol. 138, p. 29.

5. V. G. Kaplnos, P. A. Platonov, Rad. Effects., 1987, vol. 103,

p. 45.

6. E. A. Little, R. Bui lough, M.H.Wood, Proc. Roy. Soc., London, 1980, vo 1. A372, p. 565.

7. N. Q. Lam, LPagens. J. Phys. F: Met. Phys., 1986, vol. 16, p. 1373.

8. В. Г. Вакс, В. Г. Капинос, Ю. 11. Осецкий, Р. Л- Самолюк, А. В. Трефилов, ФТТ, 1989. т. 31, с. 139.

9. М. S. Dues berry, G. Jacuccl, R.Taylor, J. Phys. F: Met. Phys., 1979, vol. 9, p. 413.