Особенности формирования R-состояний в сплавах на основе никеля, титана и ванадия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Кордо Мария Николаевна

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ^СОСТОЯНИЙ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, ТИТАНА И ВАНАДИЯ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

о о " ~

АВТОРЕФЕРАТ ^ ^ п ' 2В[

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва-2009

003480276

Диссертация выполнена на кафедре материаловедения Обнинского государственного технического университета атомной энергетики

(ОИАТЭ)

Научный руководитель - доктор физико-математических наук,

профессор Хмелевская Вита Сергеевна

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

Плаксин Олег Анатольевич

кандидат физико-математических наук Сивак Александр Борисович

Ведущая организация: кафедра общей химии, химического

факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Защита состоится «11» ноября 2009г. в 16 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.141.17 при Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 248600, Калуга, ул. Баженова, 2, МГТУ им Н.Э. Баумана, Калужский филиал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н.Э. Баумана, Калужский филиал (г. Калуга, ул. Баженова, 2)

Автореферат разослан «_»_2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

С. А. Лоскутов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Взаимодействие излучения с веществом и процессы, происходящие в металлах и сплавах, представляют значительный научный и практический интерес и интенсивно исследуются.

Применение ионного облучения, имеющего среди своих достоинств такие, как дешевизна и скорость набора заданной дозы, отсутствие наведенной активности, хорошая контролируемость параметроз излучения, позволяет эффективно решать технологические проблемы и накапливать экспериментальный материал для исследования материаловедческих проблем.

Кроме того, использование пучков ускоренных ионов является одним из перспективных направлений в области создания новых технологий обработки материалов. Существует большое число примеров благоприятного воздействия ионной имплантации на прочностные, трибологические, электрические, магнитные, и другие свойства различных веществ.

Тем не менее, в области радиационного воздействия на материалы многие экспериментально обнаруженные и достоверно подтвержденные явления длительное время не находят удовлетворительного объяснения в рамках существующих моделей. К таким явлениям относится возникновение ранее обнаруженных особых радиационно-индуцированных неравновесных состояний (К-состояний) в облученных металлических материалах.

11-состояния появляются в узком интервале радиационных параметров (доз, температур мишени и плотностей ионного потока) и сопровождаются сильным изменением структуры и свойств материалов, которые отличны как от исходного состояния, так и от состояний в остальном радиационном поле. Образование таких состояний наблюдалось в различных металлических материалах весьма широкого круга, различной структуры и морфологии, в частности, в твердых растворах и промышленных сплавах систем Бе-М, Бе-Сг-М, МьСг, Си-№, Бе-Сг, чистых металлах - 7х, а также некоторых интерметаллидах (сплавах Гейслера Си2МпА1 и Ре2Мп(За).

Дальнейшие исследования показали, что в области существования таких состояний формируются нанокластерные структуры, в которых матрица пронизана множеством мелких кластеров, занимающих значительную часть объема. Предполагается, что данные кластеры, состоящие из тех же атомов, что и матрица, имеют другую кристаллическую симмет-

рию. Например, в ГЦК материалах образуются, по-видимому, кластеры икосаэдрической (пятерной) симметрии. Трансформация решетки внутри кластеров сопровождается упругими искажениями в окружающей матрице, что приводит к существенным изменениям рентгеновской дифракго-граммы или изменению формы рентгеновских линий.

Оба этих явления - формирование нанокластеров и изменение дифракционной картины являются тестовыми признаками возникновения Я-состояний и могут служить для их идентификации, а также для определения интервала радиационных параметров, в котором эти состояния возникают.

Формирование Я-состояний сопровождается существенным изменением свойств материалов (механических, физических, в том числе и магнитных) и может быть весьма важным в технологии радиационного модифицирования. Поэтому исследование условий формирования особых структурных К-состояний является весьма актуальным.

Основной и елью работы было изучение связи морфологии и микроструктуры металлических материалов с процессами формирования радиа-ционно-индуцированных (Я) состояний.

Объектами исследований являлись металлические материалы с различной морфологией - дисперсионно твердеющие сложнолегированные сплавы на основе никеля (№-15Сг-10Ре-2Т!-ЗА1-ЗМо) с ГЦК структурой, технический титан (ГПУ кристаллическая решетка), сплавы на основе ванадия (У-4Т1-4Сг, У-10Тн5Сг и У-5Ре) с ОЦК структурой.

Научная новизна полученных в работе результатов заключена в следующем:

- впервые показано, что для формирования особого Я-состояния в металлах необходимо наличие упругого дальнодействия, характер которого зависит от морфологии материалов;

- экспериментально показано, что возникновение радиационно-индуцированных Я-состояний зависит от микроструктуры дисперсионно-твердеющих сплавов и плотности границ зерен в поликристаллах;

- впервые показаны условия формирования Я-состояния в двух различных системах ванадиевых сплавов (У-ТьСг и У-Бе) в зависимости от состава.

Практическая ценность работы. Все исследованные материалы широко используются в современной технологической практике; результаты могут быть использованы:

- для развития пучковых технологий модифицирования металлов и сплавов;

- для разработки моделей радиационного поведения конструкционных сплавов АЭС.

Достоверность положений и выводов диссертационной работы подтверждается использованием широкого набора экспериментальных методов исследования материалов - ренттеноструктурный анализ, измерение микротвёрдости, металлографический анализ, электронная микроскопия, измерение термоэлектродвижущей силы.

Положения и выводы диссертации находятся в соответствии с современными представлениями физики конденсированного состояния.

Личный вклад автора. Автор лично участвовала в постановке задач исследования, планировании и проведении экспериментов, обработке полученных данных, обсуждении результатов.

Автором лично были исследованы структуры и свойства сплавов на основе ванадия, сложнолегированных сплавах на основе никеля, титановом сплаве после ионного облучения.

Основные результаты, выносимые на защиту- связь возникновения Я-состояния с исходной микроструктурой облучаемых сплавов;

- влияние выделений второй фазы в результате распада твердого раствора на образование Я-состояния в никелевых сплавах;

- связь плотности границ зерен с температурой формирования II-состояния в поликристаллическом титане;

- условия формирования 11-состояния в ванадиевых сплавах (У-Тл-Сг и \Z-Fe) в зависимости от состава.

Апробация работы:

Полученные результаты были представлены на следующих Российских и международных конференциях и семинарах: Международная молодежная научная конференция «Полярное сияние», Санкт - Петербург,

2006, 2008; Международный научный семинар «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий» Обнинск.

2007, 2009; 2-ая Теренинская научно-практическая конференция «Взаимодействие света с веществом», Калуга, 2006; отраслевой семинар «Физика радиационных повреждений материалов атомной техники», Обнинск, 2006; Всероссийская научная конференция молодых ученых и специалистов «Материалы ядерной техники - от фундаментальных исследований к

инновационным решениям (МАЯТ - ОФИЭ)», Туапсе, 2006; Научная сессия МИФИ, Москва, 2009.

Публикации. Основные результаты работы отражены в 3 статьях, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК, и 7 тезисах-Между-народных и Всероссийских конференций. Список работ приведён в конце автореферата.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов. Общий объём работы составляет 119 страниц, в том числе 6 таблиц, 39 рисунков и список использованных источников из 110 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель исследования, научная и практическая значимость, научная новизна, перечислены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор и анализ литературных данных по теме диссертации. В п 1.1 говорится о природе формирования, термодинамике и кинетике особых неравновесных радиационно-индуцированных превращений, возникающих в узком интервале радиационных параметров в модельных сплавах, промышленных материалах с различными типами кристаллической решетки, а также в некоторых интерметаллидах при облучении интенсивными ионными пучками с применением различных типов ионов. Отличительной чертой радиационно-индуцированных превращений является их нанокластерная структура. Одновременно с образованием нанокластерной структуры в материале возникают изменения в рентгеновской дифракции. Данные дифракционные эффекты закономерно изменяются при варьировании параметров облучения и исчезают при пострадиационном отжиге (при температуре, не превышающей температуру облучения), что говорит о неравновесности данного превращения. Многочисленные эксперименты, выполненные для различных материалов, показали, что эффекты образования нанокластерной морфологии облученных материалов и описанные изменения дифракционной картины во всех случаях сопутствуют друг другу, поэтому методически более удобный дифракционный эффект может служить признаком формирования радиаци-онно-индуцированного состояния. Дифракционным изменениям сопутствуют также аномально сильные изменения свойств материала.

Значения микротвердости в области особого состояния очень велики и не могут быть истолкованы с помощью какого-либо дислокационного механизма. Предположили, что наблюдаемое упрочнение есть результат изменений в электронной подсистеме металла, изменения состояния металлической связи. В качестве объяснения возникновения нанокластерной структуры и сопутствующих ей изменений дифракционной картины была предложена следующая модель. В данном состоянии образуется структура нанокластерного композита, где исходная матрица армирована малыми кластерами, состоящими из тех же атомов, что и матрица, однако обладающими отличной от матрицы симметрией. Очевидно, что в случае материалов с разной кристаллической решеткой, это будут кластеры разной симметрии.

В п. 1.2 рассматриваются фазовые превращения в сложнолегирован-ных никелевых сплавах. Сложнолегированные никелевые сплавы представляют интерес как с фундаментальной точки зрения, так и с точки зрения их практического применения в различных областях техники. К таким сплавам относится сложнолегированный никелевый четверной сплав Ni-Cr-Ti-Al (нимоник). После закалки с 1050-1150 °С этот сплав находится в состоянии твердого у — раствора с гранецентрированной кубической решеткой (а=0,357 нм). HaipeB такого закаленного (пересыщенного) твердого раствора приводит к его распаду, происходящему в несколько стадий.

Прежде всего, внутри твердого раствора происходит перераспределение атомов алюминия и титана, приводящее к локальному обогащению этими элементами. Этот процесс наблюдается не только при низких температурах отпуска, но даже в процессе закалочного охлаждения.

Следующая стадия заключается в формировании в областях, где повысилась концентрация атомов алюминия и титана, второй фазы. При развитии старения можно рентгенографически определить наличие двух фаз с одинаковой кристаллической ГЦК решеткой, но несколько отличающихся друг от друга параметрами (0,358 и 0,360 нм). Фаза, обедненная алюминием и титаном - не что иное, как у - фаза (исходный твердый раствор), а обогащенная (выделившаяся) -у'-фаза.

Приведены результаты облучения образцов сплава нихром (ХН60В) и стареющего сплава на той же основе (Х10Н75ВМЮ) ионами Аг" (40 кэВ, 5-1018 ион/см2). В обоих случаях сравнение дало качественно сходные результаты — стоки, введенные в образец перед облучением, подавляют радиационно-индуцированное превращение - сдвигают его в область больших доз, уменьшают размер новообразований или снижают различие в

периодах решетки разных участков твердого раствора. При одинаковых параметрах облучения в сплавах — нихроме и нимонике — наблюдается эффект расщепления рентгеновских линий, однако различие в периодах решетки (угловое расстояние между пиками) существенно меньше в нимонике, где присутствуют выделения второй фазы.

В некоторых случаях наблюдается не расщепление пиков, а изменение их формы - линия приобретает характерную треугольную форму. Можно предположить, что изменение есть результат суперпозиции селективного дифракционного пика и плавного диффузного максимума. По-видимому, этот эффект близок к эффекту расщепления линий.

Пункт 1.3 посвящен обзору экспериментальных работ по влиянию ионного облучения (А1+, С+, М4', БГ, Аг+, Б2+, и Мо+) на структуру и свойства титана и его сплавов.

Титан и его сплавы в настоящее время широко используются в машиностроении, химической промышленности, авиакосмической технике, благодаря его особым свойствам, таким как жаропрочность, коррозионно-стойкость, низкая плотность, высокая удельная прочность. Его высокие механические свойства хорошо сохраняются при температурах вплоть до нескольких сот градусов. Также титан и сплавы на его основе широко применяются в медицине в качестве имплантантов и других изделий.

При облучении титанового сплава (ТЬ2,2А1-0,6Мп) ионами БГ и Аг+ (энергия ионов 40 кэВ, плотность тока 10 мкА/см2, доза 1013 -

5-Ю16 ион/см2) было показано, что микротвердость образцов, облученных как ионами кремния, так и ионами аргона, увеличивается на 10-30 % по сравнению с исходным значением, причем максимальные значения достигались при максимальной дозе облучения 1016 ион/см2. Предполагают, что это связано с интенсивным образованием радиационных дефектов, особенно при облучении тяжелыми ионами Аг+, и, как следствие, возникновением энергетического барьера, закрепляющего дислокации. В случае облучения ионами БГ упрочнение сплава может происходить за счет образования соединений кремния с титаном. В испытаниях на усталостную прочность было показано, что максимальное ее увеличение происходит при дозе 1016 ион/см2, так же, как и увеличение микротвердости.

При облучении образцов поликристаллических пленок титана ионами Е>2+ (с энергией 20 кэВ, плотность тока 3 мкА/см2, дозы облучения 1-10165-1018 ион/см2) при 110 К и 350 К было показано, что при имплантации дейтерия в титан происходят структурные изменения в поверхностном слое. Структурный переход происходит, по-видимому, из-за

образования гидрида титана ТЮг (ГПУ-решетка а-Тл преобразуется в ГЦК-решетку ТЮ2)-

В пункте 1.4 литературного обзора, рассказывается о влиянии облучения на сплавы на основе ванадия.

Сплавы на основе ванадия, особенно, сплавы системы У-Тл-Сг, в настоящее время представляют практический интерес как материалы, перспективные для применения в качестве первой стенки и бланкета в будущем термоядерном реакторе, а также в качестве конструкционных материалов для ядерных реакторов. Сплавы ванадия по сравнению со сталями обладают лучшей жаропрочностью, мало активируются, относительно мало распухают при облучении (исключением является система У-Бе), не подвержены высокотемпературному радиационному охрупчиванию при малых накоплениях гелия, обладают отличной термостойкостью, большой механической прочностью, хорошей коррозионной стойкостью в жидком литии.

Однако природа взаимодействия этих сплавов с излучением не может считаться вполне выясненной. Так, например, сплавы систем У-И-Сг и V-Бе показывают различное поведение в радиационном поле: если первые после облучения в реакторе имеют незначительное вакансионное распухание (доли процента), то в сплавах системы У-Ге оно достигает значительных величин в десятки процентов.

Теоретические и экспериментальные данные по эффекту дальнодействия при ионном облучении представлены в пункте 1.5.

Дальнодействие - это эффект глубокого и сверхглубокого проникновения радиационных повреждений в материал при ионном облучении, значительно превосходящего расчетные глубины пробега ионов. Благодаря наличию эффекта дальнодействия, имеется возможность изучать радиа-ционно-индуцированное состояние материала методами рентгеновской дифракции, металлографии и измерения микротвёрдости.

Во второй главе представлены данные об исследуемых образцах, а также приведены методы исследования этих образцов.

Объектами исследования были следующие материалы: сплавы \MTi-4Сг, У-10Ть5Сг и У-5Бе (ОЦК - решетка). Кроме того, исследовались сплавы на основе N1 (ГЦК-решетка). Сплав содержит, кроме 15% Сг, 10% Бе, 2-3 % Т1, 2-3 % А1, 3 % Мо. Материалом для исследования ГПУ-сплавов служил поликристаллический титан ВТ1-0. Согласно данным металлографических экспериментов, образцы титана имели разную зернистость — 0,1 мкм, 1 мкм, 5 мхм и 30 мкм. Все исходные образцы, со-

гласно рентгенодифрактометрическим данным, были однофазными (находились в состоянии твердого раствора).

Сплавы были облучены в ионном ускорителе «Vita» ионами Аг+ с энергией 30 юВ и плотностью тока 50 мкА/см2 до флюенса 1.51013 ион/см2 при различных температурах мишени (300-900°С). Для образцов сплава V-4Ti-4Cr были проведены дополнительные облучения в интервале доз - от МО17 ион/смг до 2-Ю18 ион/см2. Для сплава ВТ1-0 проводились пострадиационные отжиги в электропечи при вакууме 10"3 Па, температура контролировалась хромель-алюмелевой термопарой. Образцы при отжиге заворачивались в фольгу тантала.

После ионного облучения образцы исследовались с помощью:

1) рентгенострукгурного анализа. Исследования проводились в аппарате ДРОН-2.0 (излучение СгКа), оснащенного компьютером и программным обеспечением, позволяющим рассчитать межплоскостные расстояния в автоматическом или полуавтоматическом режиме;

2) метода измерения микротвёрдости. Измерения проводились на микротвердомере LECO. Данный прибор основан на принципе измерения микротвердости по методу Виккерса при нагрузках от 10 г до 1000 г;

3) металлографического метода с использованием микроскопа LECO 300, обеспечивающего увеличение до Х2000;

4) температурные зависимости термоЭДС измерялись интегральным методом, в котором температуру Ti одного из спаев термопары поддерживают все время постоянной, а разность потенциалов Е измеряют в зависимости от температуры Т2 другого спая. Основой прибора для измерения термоЭДС служил микротвердомер ПМТ-3, в котором алмазную пирамидку с держателем заменили приспособлением с иглой из вольфрама. В используемом приборе исследуемый образец приводился в контакт с вольфрамовой иглой, снабженной микропечью.

Для определения термодинамических характеристик радиационно-индуцированных состояний использовали метод определения энергии активации (метод сечений). В этом методе анализируются изменения какого-либо свойства материала в процессе изотермических отжигов при различных температурах. В наших экспериментах использовалось значение микротвердости #у, как характеристики изменения свойств системы.

По экспериментальным данным строят зависимости изменений данной физической величины от времени отжига t при различных температурах. Используют выражение:

V к \ Тг

где и г2 - времена достижения заданного значения микротвёрдости при

отжиге с температурами Тх и Г2, соответственно, Еса° - искомая энергия

активации отжига метастабильной радиационно-индуцированной структуры, к - постоянная Больцмана.

Необходимо, чтобы исходные значения при различных температурах отжига были одинаковыми. Поэтому облученный образец разрезали вдоль его поверхности, далее отдельные части подвергали отжигу при различных температурах.

Кроме того, был предпринят расчёт значений стационарных концентраций вакансий для различных материалов в интервале использованных радиационных параметров, соответствующих формированию II-состояния. Расчет проводился с помощью уравнений баланса для радиационных дефектов.

^ = К- ^ДС. (г)СДО - Д [С, (?) - См]5,(г) , (2)

^ = К - цА Д С, (/) С, (/) - Д С, № И)

где К - скорость создания смещений, задаваемая облучающим устройством, д и д. - коэффициенты диффузии вакансий (В) и междоузельных

атомов (МА). При этом Сга - равновесная концентрация вакансий, « 4яга /С1 - коэффициент рекомбинации В и МА, га - радиус аннигиляции В и МА, определяемый объемом зоны их спонтанной рекомбинации, г - а, а - постоянная решетки, О. - атомный объем, Б, - плотность

стоков для вакансий и междоузельных атомов, соответственно.

Второй член с уравнениях (1) описывает рекомбинацию точечных дефектов, последний, третий член в правой части уравнений описывает гибель точечных дефектов на стоках (преимущественно, на дислокациях). Концентрации Су„ и ст определяются с помощью формул:

2(1, * """ ~ ОД. . (3)

В третьей главе приведены результаты исследования радиационно-индуцированных превращений в сложнолегированных никелевых сплавах системы №-Сг-Ре-ТьА1-Мо (в этих сплавах можно варьировать исходную

структуру). Данные сплавы перед облучением были подвергнуты двум различным типам термической обработки: одна группа образцов была закалена с температуры 1060°С; образцы другой группы сплавов были сначала закалены с температуры 1060°С, затем состарены 5 часов при 780°С и потом состарены 16 часов при 650°С. Таким образом, образцы первой группы были в состоянии твердого раствора, вторая группа - гетерогенные сплавы после дисперсионного твердения.

После облучения в узком интервале радиационных параметров (температура мишени в процессе облучения 300 - 550°С, доза 1,5"1018ион/см2) в закаленных сплавах было обнаружено существенное изменение рентгеновской дифракции (характерные изменения дифракционных линий показаны на рис.1) и увеличение микротвердоста материала до 6 раз (рис.2).

О г 13.

®> I

("Ч,

.1 <2ОС0«

^Л-Кгг«^

гзо ЗО, град

е>

(НО.

те

» 1«о «о иге *эо гэ.град

Рис.1. Дифрактограмма закаленного образца никелевого сплава, исходного (а) и облученного при 450°С (Аг+, 30 кэВ), 1.5 ' 1018 ион/см2 (б)

Также в этом интервале параметров для данного сплава были обнаружены поверхностные модулированные структуры. Дифракционные эффекты и изменения свойств (микротвердости) достигают максимума при температуре облучения 450°С. В процессе пострадиационных отжигов изменённое

состояние сплавов разрушалось, что указывает на его метастабильный характер.

И Облученные О Исходные

Рис.2. Зависимость микротвердости образцов закаленного никелевого сплава от температуры облучения 1,51018ион/см2 (Аг+, 30 кэВ)

В состаренных сплавах при температуре облучения 400°С у основания пика у-фазы со стороны меньших углов появляется дополнительная линия. Сравнение периодов решётки, соответствующих основной и дополнительной дифракционным линиям, позволяет идентифицировать эту линию как линию у'-фазы, которая, по-видимому, возникает в результате распада твердого раствора.

После облучения состаренных сплавов оказалось, что форма линии при температурах облучения 300°С, 400°С, 450°С и 500°С несколько отличается от формы линии необлучённого образца, также несколько изменяется микротвердость. В целом, дифракционная картина и свойства сплава испытывают изменения подобные тем, что наблюдались в закаленном сплаве, однако они существенно меньше.

Мы предполагаем, что формирование 11-состояния связано с упругими напряжениями внутри области некоторого критического размера. Выделения второй фазы разбивают эту область на более мелкие участки, меньше критического размера, что приводит к подавлению образования Я-состояния.

В четвёртой главе рассматриваются радиационно-индуцированные состояния в поликристаллическом титане с разным размером зерна. Здесь также после облучения в узком интервале радиационных параметров (температур мишени) зарегистрировано образование К-состояния. Главным признаком этого состояния является возникновение нанокластерной структуры

(рис. 3) с размером кластеров 15-20 нм. Одновременно было обнаружено характерное изменение рентгеновской дифракционной картины (раздвоение линий), как это наблюдалось для материалов с другими кристаллическими решетками.

Рис.3. Электронная микроскопия сплава ВТ1-0 (средний размер зерна 5 мкм) облученного Ат+, 30 кэВ, 1,5-1018 ион/см2 при температуре мишени 650°С

В ходе исследований было получено, что в зависимости от исходного размера зерна максимум дифракционных эффектов сдвигается в область более высоких температур. Для образцов титана, средний размер зерна которого составляет 30 мкм, температура максимума составляет 600°С, для размера зерна 5 мкм - 650°С, 1 мкм - 700°С. Аналогичная картина наблюдается и в результатах измерения микротвердости. Значения микротвердости почти в 4 раза превышают исходные значения для образцов этого сплава. Следовательно, размер зерна определяет положение Я-состояния на шкале радиационных параметров. По-видимому, это связано с тем, что критические размеры упруго напряженных областей изменяются в зависимости от изменения границы зерен.

Для того, чтобы продвинуться в понимании природы полученных особых состояний, были проведены эксперименты по определению энергии активации при отжиге дефектной структуры ранее облученных ионами образцов титана со средним размером зерна 30 мкм. Оценка энергии активации проводилась по «методу сечений».

После облучения сплава ВТ 1-0 ионами аргона с энергией 30 кэВ до дозы 1,510 18 ион/см2 при температуре 700°С материал приобрел микротвердость 6 ГПа. Исходный облученный образец разрезался по облученному пятну на три части (чтобы получить три образца с точно одинаковым

значением микротвердости). Далее образцы отжигались при температурах 500,600 и 700°С.

По формуле (1) были вычислены значения энергии активации Е" для

этого материала. Полученное среднее значение для Е" оказалось равным 0,3 эВ. Полученное значение энергии активации не соответствуют характерным энергиям точечных дефектов (энергия образования точечных дефектов (вакансий) составляет примерно 1 эВ; энергия связи примесного атома с точечным дефектом меньше 0,1 эВ). Можно предположить, что наблюдаемые значения энергии активации могут быть приписаны разрушению кластерной структуры и преобразованию полиэдров в кристаллической решетке.

В пятой главе объектами эксперимента являлись две различные группы сплавов на основе ванадия - сплавы системы У-ТьСг и У-Бе.

На рис.4 представлены рентгенограммы исходного и облученного при 650°С (Аг+, 30 кэВ, 1,5-1018ион/см2) образцов сплава У-4ТМСг.

(211),.

(200),

(200)

56 60 70

эо 1ое

(200),

1Ю 120

130 2®. град (211).

(11°)*

5£| 60 ТО

ЭО 1вв 110 12а 13® 2©. град

Рис.4. Дифрактограммы образца У-4И-4Сг, исходного (а) и облученного при 650°С (АгЬ, 30 кэВ), 1.5 ' 10" ион/см2 (б)

В процессе облучения форма рентгеновских пиков существенно изменялась - дифракционные пики расщеплялись на две составляющие. Данный дифракционный эффект изменяется в зависимости от дозы облучения (Аг+, 30 кэВ, ПО17 - 21018 ион/см2, ТМИШ=650°С), достигая своего максимума при облучении дозой 1,5'1018 ион/см2. Наблюдаемые дифракционные эффекты сопровождаются сильными изменениями свойств, в частности, упрочнением материала.

На рис. 5 показаны значения микротвердости в исходных и облученных образцах. Видно, что в сплаве У-4Ть4Сг максимальное упрочнение достигается при температуре облучения 650°С, где наблюдаются максимальные дифракционные эффекты. Значения микротвердости в 6 раз превышают исходную величину, причем в целом упрочнение коррелирует с дифракционными изменениями.

Рис.5. Зависимость микротвердости образцов сплава У-4Ть4Сг от а) температуры облучения, 1,5"1018 ион/см2, б) от флюенса ионов при Тмнш=650°С(Аг+,30кэВ)

Абсолютные значения микротвердости, зафиксированные в области особого состояния в сплаве У-4Сг-4Л, очень велики и, по-видимому, не мо1уг быть объяснены в рамках какого-либо дислокационного механизма. Отсюда возникла идея об изменениях в электронной подсистеме (состояния металлической связи), индуцированных облучением, что могло бы привести к наблюдаемому изменению свойств. Для проверки этого предположения были предприняты измерения температурной зависимости термоЭДС. О состоянии электронной связи можно судить по абсолютному коэффициенту термоЭДС 8(Т)=-<117<1Т, который представляет собой наклон температурной зависимости термоЭДС при данной температуре

измерения. Измерение величины Б в исследуемых образцах дает возможность судить о качественном изменении состояния металлической связи. Результаты измерений термоЭДС, выполненные при различных температурах, показаны на рис. 6 для исходного образца и образцов, облученных при различных температурах мишени. Видно, что наклон полученных температурных зависимостей термоЭДС различен. Из рис. 7 видно, что величина 8(Т) в нашем эксперименте изменяется немонотонно с температурой облучения и имеет минимум при температуре 650°С, где наблюдается максимальное упрочнение и максимальные дифракционные эффекты. Можно высказать предположение, что в данной температурной области уменьшается плотность электронных состояний ("диэлекгризация" материала, увеличение ковалентной составляющей связи), и именно это изменение приводит к наблюдаемому упрочнению.

Рис.б.Температурные зависимости термоЭДС в сплаве У-4Т1-4Сг при различных температурах облучения

Рис.7. Абсолютный коэффициент термоЭДС, определенный для температуры измерения 150°С в сплаве V-4Т1-4Сг

В ходе структурных исследований, в морфологии сплава У-4П-4Сг были обнаружены признаки пространственного упорядочения - в отдельных зернах наблюдаются полосчатые или точечные контрасты, соответствующие упорядоченной самоорганизованной структуре. Предположительно, проявление пространственного упорядочения и его тип зависят от конкретной ориентировки кристаллита.

Был проведен анализ состояния дефектной структуры, возникающей в процессе ионного облучения, с параметрами, соответствующими возникновению радиационно-индуцированного состояния для сплава У-ТьСг. По формулам (3) были рассчитаны значения стационарной концентрации вакансий (предполагается, что при данных параметрах облучения в ускорителе гибель дефектов происходит преимущественно путем рекомбинации). При Т = 923 К получено значение стационарной концентрации вакансий Сул~ 10"5. Расчеты показали, что Я-состояние возникает, когда расстояние между вакансиями приблизительно равно 12 нм. Можно предположить, что эта величина определяет некий критический размер упруго-напряженных областей, на которые разбивается материал в данном радиационно-индуцированном состоянии.

Исследование облученных образцов сплава У-10Ть5Сг показало, что в этом сплаве в процессе облучения также происходят некоторые фазовые превращения. Однако изучение радиационно-индуцированных превращений в твердом растворе в данном сплаве затруднено, поскольку поверхность сплава оказывается покрыта слоем карбонитрида титана, соединения с большой твердостью. При температуре облучения 600°С и 700°С наблюдались некоторые изменения формы линий твердого раствора, указывающие на радиационно-индуцированные превращения, но образование карбонитрида титана, по-видимому, частично подавляет исследуемое превращение.

При исследовании сплава У-5Бе было обнаружено, что структурные превращения в этом материале существенно отличны от описанных выше превращений для сплавов системы У-П-Сг, в частности, признаков образования особого состояния здесь не выявлено. Отличия формы линий ди-фрактограмм после облучения и исходной незначительны. Микротвердость данного сплава изменяется монотонно с температурой облучения, причем эти изменения также незначительны.

Таким образом, фазово-структурные превращения в сплавах систем У-Т1-Сг, с одной стороны, и У-Бе, с другой стороны, оказываются существенно различными. В сплавах У-ТС-Сг развивается особое радиационно-

индуцированное (И.) превращение, в сплавах У-Ре оно отсутствует. Можно предположить, что в данном случае причиной различий также как и в никелевых сплавах, является присутствие второй фазы. Данная фаза (5 -фаза) присутствует на фазовой диаграмме У-Бе, в то время как диаграмма состояния тройного сплава системы У-Л-Сг представляет собой совокупность твердых растворов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Методами электронной и оптической микроскопии, рентгеновской дифракции, измерениями термоЭДС и микротвердости обнаружено возникновение особого радиационно-индуцированного (К) состояния в закаленном сложнолегированном сплаве на основе никеля, в поликристаллическом титане с разным размером зерна и в сплавах системы У-П-Сг. Данное состояние возникает в узком диапазоне радиационных параметров, когда стационарные концентрации радиационных дефектов соответствуют расстояниям между этими дефектами ~ 10'8 м.

2. Экспериментально установлено влияние морфологии и микроструктуры материалов на процесс формирования Я-состояний. Уменьшение упругого дальнодействия вследствие наличия протяженных дефектов структуры (дисперсных включенных фаз, границ зерен) затрудняет формирование К-состояний в металлических материалах.

3. В никелевых сплавах в результате закалки и последующего старения в материале возникают выделения у' - фазы. Показано, что выделения данной фазы подавляют формирование Я-состояния.

4. Обнаружено, что в поликристаллическом титане температура возникновения Я-состояния зависит от размера зерна. При размере зерна 30 мкм температура перехода в Я-состояние составляет 600°С, для размера зерна 5 мкм - 650°С, 1 мкм - 700°С. Кроме того, показано, что возникновению Я-состояния в поликристаллическом титане сопутствует существенное повышение микротвердости, она превышает значения микротвердости в исходном состоянии в 4 раза.

5. Для сплавов ванадия — систем У-И-Сг и У-Бе - обнаружены существенные различия в фазово-структурных превращениях: в сплаве У-И-Сг зарегистрировано формирование Я-состояния; в сплаве У-Бе не наблюдается его образования вплоть до температур мишени 700°С. Можно предположить, что в данном случае причиной различий также как и в

никелевых сплавах, является присутствие второй фазы. Данная фаза (5 -фаза) присутствует на фазовой диаграмме V-Fe.

Основные результаты диссертации отражены в следующих работах:

1. Хмелевская B.C., Антошина ILA., Кордо М.Н. "Эффект дальнодействия" в материалах различной природы // Физика металлов и металловедение. - 2007. - №6-С.652-656.

2. Хмелевская B.C., Богданов Н.Ю., Кордо М.Н. Радиационно-индуцированное структурирование в сплавах на основе никеля // Физика и химия обработки материалов. - 2008. - №2. - С.14-18.

3. Хмелевская B.C., Кордо М.Н. Радиационно-индуцированные фазо-во-структурные превращения в сплавах систем V-Ti-Cr и V-Fe // Вопросы атомной науки и техники. Материаловедение и новые материалы. - 2008. - Т. 72, №3.-С. 151-156.

4. Хмелевская B.C., Кордо М.Н. Исследования сплавов атомной техники на основе ванадия после ионного облучения // Полярное сияние -2006. .Ядерное будущее: безопасность, экономика и право: Сборник тезисов докладов девятой международной студенческой научной конференции.-М., 2006.-С. 322-323.

5. Хмелевская B.C., Антошина И.А., Кордо М.Н. Эффект дальнодействия при взаимодействии излучения с веществом для материалов различной природы // Взаимодействие света с веществом: Материалы 2-ой Теренинской научно-практической конференции. - Калуга, 2006. - С. 118119.

6. Хмелевская B.C., Антошина И.А., Кордо М.Н. "Эффект дальнодействия" в материалах различной природы // МАЯТ - ОФИЭ - 2006: Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых и специалистов. - М., 2006. - С. 69-70.

7. Кордо М.Н., Хмелевская B.C. Радиационно-индуцированные превращения в сплавах типа нимоник // Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (МНТ- IX): Сборник тезисов докладов международного научно-практического семинара.- Обнинск, 2007. - С. 144.

8. Жуган Е.А., Кордо М.Н. Радиационное модифицирование сплавов типа «НИМОНИК» // Полярное сияние - 2008. Ядерное будущее:

технологии, безопасность и экология: Сборник тезисов докладов одиннадцатой международной молодежной научной конференции. - М., 2008. -С.190.

9. Хмелевская B.C., Кордо М.Н. R-состояния в титановых сплавах // Научная сессия МИФИ: Сборник тезисов докладов. - М., 2009. - Т.2. -С. 103.

10. Кордо М.Н., Хмелевская B.C. Радиационно-индуцированные превращения в сплавах на основе никеля, титана и ванадия // Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (МНТ- X): Сборник тезисов докладов международного научно-практического семинара.- Обнинск, 2009. - С.13.

Кордо Мария Николаевна

Особенности формирования Я-сосгояний в сплавах на основе никеля, титана и

ванадия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано к печати 07.10.09. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага типографская № 2. Печать офсетная. Печ. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ № Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана. 248600, Калуга, ул. Баженова, 2

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Радиационно-индуцированные превращения и образование особого состояния в металлических материалах с различными типами кристаллической решетки.

1.2. Фазовые превращения в сложнолегированных никелевых сплавах.

1.3. Ионное модифицирование титана и его сплавов.

1.4. Влияние облучения на сплавы на основе ванадия.

1.5. Эффект дальнодействия.

Глава 2. Образцы и методики экспериментов.

2.1. Образцы.

2.2. Облучение и пострадиационные отжиги.

2.3. Рентгенографические исследования.

2.4. Измерение термоэлектродвижущей силы.

2.5. Определение микротвердости.

2.6. Металлографические исследования.

2.7. Определение энергии активации отжига.

2.8. Расчет стационарной концентрации радиационных вакансий в области радиационноиндуцированных состояний.

Глава 3. Исследование сложнолегированных никелевых сплавов.

Глава 4. Исследование сплава ВТ1-0 после ионного облучения.

4.1. Энергия активации отжига дефектной структуры облученного сплава ВТ 1-0.

Глава 5. Исследование ванадиевых сплавов.

5.1. Исследование сплавов системы V-Ti-Cr.

5.1.1. Эффект дальнодействия в сплаве V-4Ti-4Cr.

5.1.2. Расчет стационарной концентрации вакансий в сплаве системы V-Ti-Cr.

5.2. Исследование сплавов системы V - Fe.

Механизмы взаимодействия излучения с веществом, в том числе процессы, происходящие в металлах и сплавах, представляют значительный научный и практический интерес и интенсивно исследуются.

Применение ионного облучения, имеющего среди своих достоинств такие, как дешевизна и скорость набора заданной дозы, отсутствие наведенной активности, хорошая контролируемость параметров излучения, позволяет эффективно решать технологические проблемы и накапливать экспериментальный материал для исследования материаловедческих проблем.

Кроме того, использование пучков ускоренных ионов является одним из перспективных направлений в области создания новых технологий обработки материалов. Существует большое число примеров благоприятного воздействия ионной имплантации на прочностные, трибологические, электрические, магнитные и другие свойства различных веществ.

Тем не менее, в области радиационного воздействия на материалы многие экспериментально обнаруженные и достоверно подтвержденные явления длительное время не находят удовлетворительного объяснения в рамках существующих моделей. К таким явлениям относится возникновение ранее обнаруженных особых радиационно-индуцированных неравновесных состояний (R-состояний) в облученных металлических материалах [1-3].

Ранее было обнаружено [1], что данные состояния появляются в узком интервале радиационных параметров (доз, температур мишени и плотностей ионного потока) и сопровождаются сильным изменением структуры и свойств вещества, которые отличны как от исходного состояния, так и от состояний в остальном радиационном поле. Данное явление наблюдалось в различных металлических материалах весьма широкого круга, различной структуры и морфологии, в частности, в твердых растворах и промышленных сплавах систем Fe-Ni, Fe-Cr-Ni, Ni-Cr, Cu-Ni, Fe-Cr, чистых металлах - Zr, a также некоторых интерметаллидах (сплавах Гейслера Cu2MnAl и Fe2MnGa)

4].

Дальнейшие исследования показали, что в области существования таких состояний формируются нанокластерные структуры, в которых матрица пронизана множеством мелких кластеров, занимающих значительную часть объема. Предполагается, что данные кластеры, состоящие из тех же атомов, что и матрица, имеют другую кристаллическую симметрию. Например, в ГЦК материалах образуются, по-видимому, кластеры икосаэдрической (пятерной) симметрии. Трансформация решетки внутри кластеров сопровождается упругими искажениями в окружающей матрице, что приводит к существенным изменениям рентгеновской дифрактограммы или изменению формы рентгеновских линий.

Оба этих явления - формирование нанокластеров и изменение дифракционной картины являются тестовыми признаками возникновения R-состояний и могут служить для их идентификации, а также для определения интервала радиационных параметров, в котором эти состояния возникают.

Формирование R-состояний сопровождается существенным изменением свойств материалов (механических, физических, в том числе и магнитных) и может быть весьма важным в технологии радиационного модифицирования.

Все эти соображения позволяют утверждать, что данная работа является актуальной.

Постановка задачи. Особое состояние облученного материала (R-состояние) следует связывать с некоторым уровнем упругих напряжений, как дальнодействующей структурообразующей компонентой взаимодействий в материалах. Причем существует некоторый критический размер области, в которой уравновешиваются данные напряжения.

Если в материале существуют условия, при которых эти области разбиваются на более мелкие, возникновение R-состояние подавляется. Это может быть, например, в случаях, когда в матрице появляются выделения второй фазы, дислокации или границы зерен. Такое предположение должно быть экспериментально проверено.

В связи с этим в работе исследуются два различных варианта сброса упругих полей в сплавах:

- при распаде твердого раствора в никелевых сплавах возникают г выделения у'-фазы, материал становится гетерофазным;

- в техническом титане упругое поле разбивается границами зерен; намечено изучение образования R-состояния в образцах с различным размером зерна.

Известно, что сплавы на основе ванадия (V-Fe, V-Ti-Cr) демонстрируют существенно различное радиационное поведение — разное вакансионное распухание. Можно предположить, что оно также может быть связано с фазово-структурными превращениями, характерными для сплавов системы V-Ti-Cr, с одной стороны, и сплавов системы V-Fe, с другой. Предполагается экспериментальное исследование корреляции формирования R-состояний в ванадиевых сплавах в зависимости от их состава.

Целью данной работы было изучение связи морфологии и микроструктуры металлических материалов с процессами формирования радиационно-индуцированных (R) состояний.

Объектами исследований являлись металлические материалы с различной морфологией — дисперсионно твердеющие сложнолегированные сплавы на основе никеля (Ni-15Cr-10Fe-2Ti-3Al-3Mo) с ГЦК структурой, технический титан (ГПУ кристаллическая решетка), сплавы на основе ванадия (V-4Ti-4Cr, V-10Ti-5Cr и V-5Fe) с ОЦК структурой.

Научная новизна полученных в работе результатов заключена в следующем:

- впервые показано, что для формирования особого R-состояния в металлах необходимо наличие упругого дальнодействия, характер которого зависит от морфологии материалов; с

- экспериментально показано, что возникновение радиационно-индуцированных R-состояний зависит от микроструктуры дисперсионно-твердеющих сплавов и плотности границ зерен в поликристаллах;

- впервые показаны условия формирования R-состояния в двух различных системах ванадиевых сплавах (V-Ti-Cr и V-Fe) в зависимости от состава.

Практическая ценность работы.

Все исследованные материалы широко используются в современной технологической практике; результаты могут быть использованы:

- для развития пучковых технологий модифицирования металлов и сплавов;

- для разработки моделей радиационного поведения конструкционных сплавов АЭС.

Основные положения, выносимые на защиту:

- связь возникновения R-состояния с исходной микроструктурой облучаемых сплавов;

- влияние выделений второй фазы в результате распада твердого раствора на образование R-состояния в никелевых сплавах;

- связь плотности границ зерен с температурой формирования R-состояния в поликристаллическом титане;

- условия формирования R-состояния в ванадиевых сплавах (V-Ti-Cr и V-Fe) в зависимости от состава.

Достоверность положений и выводов диссертационной работы подтверждается использованием широкого набора экспериментальных методов исследования материалов — рентгеноструктурный анализ, измерение микротвёрдости, металлографический анализ, электронная микроскопия, измерение термоэлектродвижущей силы.

Положения и выводы диссертации находятся в соответствии с современными представлениями физики конденсированного состояния.

Личный вклад автора.

Автор лично участвовала в постановке задач исследования, планировании и проведении экспериментов, обработке полученных данных, обсуждении результатов.

Автором лично были исследованы структуры и свойства сплавов на основе ванадия, сложнолегированных сплавах на основе никеля, титановом сплаве после ионного облучения.

Апробация работы:

Основные положения и результаты диссертационной работы представлены на следующих Российских и Международных конференциях и семинарах:

1. Международная молодежная научная конференция «Полярное сияние» (Санкт-Петербург, 2006, 2008).

2. 2-ая Теренинская научно-практическая конференция «Взаимодействие света с веществом» (Калуга, 2006).

3. Отраслевой научный семинар "Физика радиационных повреждений материалов атомной техники" (Обнинск, 2006).

4. Всероссийская научная конференция молодых ученых и специалистов «Материалы ядерной техники - от фундаментальных исследований к инновационным решениям (МАЯТ — ОФИЭ)» (Туапсе, 2006).

5. Международный семинар "Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (МНТ — IX, X)" (Обнинск, 2007, 2009).

6. Научная сессия МИФИ (Москва, 2009).

Структура и объём диссертации:

Работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов. Общий объём работы составляет 119 страниц, в том числе 6 таблиц, 39 рисунков и список литературы из 110 наименований.

Общие выводы

1. Методами электронной и оптической микроскопии, рентгеновской дифракции, измерениями термоЭДС и микротвердости обнаружено возникновение особого радиационно-индуцированного (R) состояния в закаленном сложнолегированном сплаве на основе никеля, в поликристаллическом титане с разным размером зерна и в сплавах системы V-Ti-Cr. Данное состояние возникает в узком диапазоне радиационных параметров, когда стационарные концентрации радиационных дефектов о соответствуют расстояниям между этими дефектами ~ 10 " м.

2. Экспериментально установлено влияние морфологии и микроструктуры материалов на процесс формирования R-состояний. Уменьшение упругого дальнодействия вследствие наличия протяженных дефектов структуры (дисперсных включенных фаз, границ зерен) затрудняет формирование R-состояний в металлических материалах.

3. В никелевых сплавах в результате закалки и последующего старения в материале возникают выделения у' - фазы. Показано, что выделения данной фазы подавляют формирование R-состояния.

4. Обнаружено, что в поликристаллическом титане температура возникновения R-состояния зависит от размера зерна. При размере зерна 30 мкм температура перехода в R-состояние составляет 600°С, для размера зерна 5 мкм - 650°С, 1 мкм - 700°С. Кроме того, показано, что возникновению R-состояния в поликристаллическом титане сопутствует существенное повышение микротвердости, она превышает значения микротвердости в исходном состоянии в 4 раза.

5. Для сплавов ванадия - систем V-Ti-Cr и V-Fe - обнаружены существенные различия в фазово-структурных превращениях: в сплаве V-Ti-Cr зарегистрировано формирование R-состояния; в сплаве V-Fe не наблюдается его образования вплоть до температур мишени 700°С. Можно предположить, что в данном случае причиной различий также как и в никелевых сплавах, является присутствие второй фазы. Данная фаза (5 — фаза) присутствует на фазовой диаграмме V-Fe.

1. Khmelevskaya V.S., Malynkin V.G., Solovyev S.P. Nonequilibrium structures in irradiated metallic alloys // Journal of Nuclear Materials. — 1993. -Vol. 199. -P.214-220.

2. Хмелевская B.C., Малынкин В.Г., Быков B.H. Радиационные изменения в некоторых материалах с ОЦК решеткой // Радиационные эффекты в металлах и сплавах: Матер. Всес. Совещ. - Алма-Ата, 1983. - С.37.

3. Khmelevskaya V.S., Malynkin V.G., Solov'ev S.P. Structural transition in Fe-Cr alloys under high dose ion irradiation // Journal of Nuclear Materials. 1996. - Vol. 233-237. - P.240-243.

4. Хмелевская B.C., Богданов Н.Ю. Радиационно-индуцированные превращения в сплавах Гейслера при высокодозном ионном облучении // Письма в ЖТФ. 2008. - Т.34, вып.23. - С.33-38.

5. Хмелевская B.C., Малынкин В.Г., Быков В.Н. Двухфазный распад в облученных сплавах с ГЦК структурой // Вопросы атомной науки и техники. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. - 1985. - Т.4(37). - С.22.

6. Khmelevskaya V.S., Malynkin V.G., Solovyov S.P. Radiation-Induced Decomposition of Unsaturated Face Centered Cubic Solid Solutions // Phase Transitions. 1991. - Vol. 29. - P. 157-166.

7. Хмелевская B.C., Малынкин В.Г., Накин A.B. Нанокластерные структуры в облученных металлических материалах // Металлофизика. Новейшие технологии. 2004. - Т.26, №12. - С. 1671-1681.

8. Khmelevskaya V.S., Kraposhin V.S., Malynkin V.G. Non-Equilibrium States of Solids and Local Restructuring of The Crystal Lattice Induced by Irradiation // International Journal of Non-Equilibrium Processing. -1998.-Vol.10.-P.323-331.

9. Хмелевская B.C., Малынкин В.Г., Канунников М.Ю. Превращения в электронной подсистеме металлических твёрдых растворов в области радиационно-индуцированного фазового перехода // Письма в ЖТФ. 1998. - Т. 24, №23. - С.1-7.

10. Кластерные структуры в ГЦК материалах при высоких уровнях радиационного повреждения / B.C. Хмелевская и др. // Известия вузов. Ядерная энергетика. 1999.- Приложение к №2. - С.83-88.

11. Малынкин В.Г., Хмелевская B.C., Белоголовцев Г.И. Структурно-фазовые превращения в аустенитных и ферритно-мартенситных сталях при ионно-плазменном воздействии // Известия вузов. Ядерная энергетика. -1997.-№3.-С.74-79.

12. Khmelevskaya V.S., Malynkin V.G. The Morphology Changes Caused by the Non-Equilibrium Phase Transition in Irradiated Metallic Solid Solutions // Phys. Stat. Sol. (a). 1996. - Vol.156, №251. - P. 251-256.

13. Хмелевская B.C., Соловьёв С.П., Малынкин В.Г. Новое структурное состояние в металлических системах, индуцированное ионным облучением // Итоги науки и техники. Пучки заряженных частиц и твёрдое тело. 1990. - Т.2. - С.151-193.

14. Лифшиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. - 320с.

15. Термоэлектродвижущая сила металлов / Ф.Дж. Блат и др.. М.: Металлургия, 1980. - 247с.

16. Накин А.В., Хмелевская B.C. Структура и свойства кластеров в ГЦК-материалах//Кристаллография. 2006. -Т.51, №2. - С.357-364.

17. Структурные превращения в сплавах Гейслера при ионном облучении / B.C. Хмелевская и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2005. - №6. - С.36-41.

18. Дальнее упорядочение (ДУП) матрицы сложнолегированных жаропрочных сплавов на никельхромовой основе / В. В. Ртищев и др. // ФММ. 1977. - Т. 43, вып.6. - С.1265-1275.

19. Гитгарц М.И., Ивашин В.В. Влияние ступенчатого старения на механические свойства и структуру сплава нимоник // ФММ. 1985. - Т. 59, вып.5. -С.1027-1031.

20. Гитгарц М.И. О существовании комбинированного старения сплавов типа нимоник. Коллоидный эффект и его подавление // ФММ. -1977. Т. 43, вып.2. - С.335-334.

21. Гитгарц М.И., Ивашин В.В., Литвинович Г.В. Кинетика тонких структурных изменений при старении сплава ЭИ437Б // ФММ. 1969. -Т. 27, вып.З. - С.489-498.

22. Гитгарц М.И. Упругие напряжения и деформации в выделении и матрице при распаде твердого раствора сплава ЭИ 437А // ФММ. 1966. -Т. 22, вып.2. - С. 220-226.

23. Гитгарц М. И. Роль коагуляционных процессов в изменении тонкой кристаллической структуры стареющих сплавов при упругом выделении дисперсной фазы // ФММ. 1971. - Т. 31, вып.1. - С. 128-137.

24. Гитгарц М. И., Ивашин В. В. Особенности рассеяния рентгеновских лучей различной длины волны на упруго деформированных выделениями стареющих сплавах // ФММ. 1971. - Т. 22, вып.6. - С. 12451253.

25. Высокоинтенсивная имплантация ионов алюминия в никель и титан / И.А. Курзина и др. // Вестник Томского политехнического университета . 2004. - Т. 307, № 3. - С. 30-35.

26. Упрочнение поверхностных слоев титана при имплантации ионов алюминия / Э.В. Козлов и др. // Вестник ТГАСУ. 2003. - №2. - С. 87-93.

27. Formation of Nanoscale Intermetallic Phases in Ni Surface Layer at High Intensity Implantation of A1 Ions / I.A. Bozhko et al. // J. of Mater. Sci & Technol. 2004. - V.20, № 5.- P. 583-586.

28. Высокоинтенсивная ионная имплантация метод формирования мелкодисперсных интерметаллидов в поверхностных слоях металлов / Ю.П. Шаркеев и др. // Известия Вузов. Физика. - 2004. - № 9. - С. 44-52.

29. Формирование концентрационных профилей внедряемых ионов в металлических материалах при полиэнергетической имплантации / Т.В. Вахний и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2008. - № 4. - С. 51-54.

30. Структурно-фазовое состояние поверхностных слоев Ti, модифицированных при высокоинтенсивной имплантации ионов А1 / И.А. Курзина и др. // Известия РАН. Серия физическая. 2005. - Т. 69, №7.-С. 1002-1006.

31. Имплантационно-плазменная обработка мартенситной стали и титанового сплава / М.И. Гусева и др. // Физика и химия обработки материалов. 1999. - №2. - С. 11-16.

32. Коллингз Е.В. Физическое металловедение титановых сплавов -М.: Металлургия, 1988. 224 с.

33. Арбузов B.JL, Выходец В.Б., Распопова А.Г. Накопление имплантированного водорода в титане // Металлы. 1995. - №4. - С. 148-161.

34. Взаимодействие водорода с титаном в присутствии TiFe / В.В. Бурнашева и др. // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1984. - Т. 20, № 9. - С. 1498-1502.

35. Взаимодействие водорода с металлами / В.Н. Агеев и др.. М.: Наука, 1987.-296 с.

36. Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах / А.Н. Морозов и др. // Вопросы атомной науки и техники. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 2002. - Т. 81. - С.58-63.

37. Roth J., Eckstein W., Bohdansky J. Depth profiling of D implanted into Ti at different temperatures // Radiation Effects. 1980. - V. 48. - P.231-236.

38. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы М.: Энергоатомиздат, 1990. - 262 с.

39. Effect of Fe and Zr ion implantation and high-current electron irradiation treatment on chemical and mechanical properties of Ti-V-Al Alloy / A. Pogrebnjak et al. // Jour, of Appl. Phys. 2000. -V.87. - P.2142-2148.

40. Ионно-лучевая и ионно-плазменная модификация материалов / К.К. Кадыржанов и др.. М.: МГУ, 2005. - 640 с.

41. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.В. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М.: Энергоиздат, 1987.- 184 с.

42. Certain features of highdose and intensive implantation of Al ions in iron / A.D. Pogrebnjak et al. // Phys. Lett. 2000. - V. 265. - P. 225-232.

43. Копылов В.И., Шаркеев Ю.П. Структура и триботехнические свойства субмикрокристаллического титана, модифицированного ионами азота // Трение и износ. 2008. - Т. 29, № 6. - С. 571-577.

44. Влияние высокодозной имплантации ионов металлов и газов на физико-механические свойства титановых сплавов / А.Д. Погребняк и др.

45. Вопросы атомной науки и техники. Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники. 2007. - Т. 17, №1. - С. 81-92.

46. Эволюция структуры и механических свойств наноструктурного титана при термомеханических обработках / О.А. Кашин и др. // Материаловедение. 2003. - №8. - С. 25-30.

47. Деформационное поведение и механические свойства ультрамелкозернистого титана, полученного методом равноканального углового прессования / Е.Ф. Дударев и др. // Металлы. 2004. - №1. - С. 8795.

48. Панин С.В., Кашин О.А., Шаркеев Ю.П. Изучение процессов пластической деформации на мезомасштабном уровне инструментальной стали, поверхностно упрочненной методом электроискрового легирования // Физическая мезомеханика. 1999. - Т. 2, №4. - С. 75-85.

49. Повышение стойкости стального режущего инструмента с использованием методов ионного азотирования и ионной имплантации / Ю.Р. Колобов и др. // Техника машиностроения. 2006. - №3. - С. 34-39.

50. Структура и механические свойства наноструктурного титана после дорекристаллизационных отжигов / Ю.П. Шаркеев и др. // Физическая мезомеханика. 2005, - Т. 8. - С. 91-94.

51. Vanadium alloys overview and recent results / T. Muroga et al. // Journal of Nuclear Materials. - 2002. - Vol.307-311.- P.547-554.

52. Recent progress on development vanadium alloys for fusion / R.J. Kurtz et al. // Journal of Nuclear Materials. 2004. - Vol.47. - P.329-333.

53. Внутреннее трение в конструкционных материалах / М.М. Потапенко и др. // Вопросы атомной науки и техники. Материаловедение и новые материалы. 2005. - Вып.1. - С.340.

54. Проект ДЕМО. Основы концепции демонстрационного термоядерного реактора ДЕМО. Активация материалов реактора ДЕМО / И.В. Альтовский и др..- М.: Изд. ИЯС РНЦ КИ, 1997. Ч. III. - С. 48-84.

55. Вотинов С.Н., Дедюрин А.И. Сплавы на основе ванадия -перспективный малоактивируемый конструкционный материал для термоядерных реакторов // Вопросы атомной науки и техники. Материаловедение и новые материалы. 1995. - Вып. 1 (52). - С. 66-73.

56. Harrot D.L., Gold R.E. Technical properties of vanadium and vanadium base alloys // International metals review. — 1980. - № 4. - P. 163-221.

57. Matsui Н., Gelles D.S., Kohno Y. Large swelling observed in a V-5 at % Fe alloy after irradiation in FFTF // Effects of Radiation on Materials: Materials 15th Internationa Symposium. Philadelphia, 1992. - P.928-941.

58. Smith D.L., Loomis B.A., Diercks D.R. Vanadium base alloys for fusion reactor applications - a review // Journal of Nuclear Materials. - 1985. -Vol. 135. - P. 125-139.

59. Chang H.M., Loomis B.A., Smith D.L. In Fusion Reactor Materials //Journal of Nuclear Materials. 1993. - Vol. 201. - P. 125-139.

60. Алексеев А.Б., Вотинов C.H. Температурный диапазон работоспособности и оптимальный диапазон легирования сплавов системы V-Ti-Cr // Радиационная физика твердого тела: Труды VIII Международного совещания. — Севастополь, 1998. С. 724-729.

61. Вотинов С.Н., Колотушкин В.П. Радиационно-стойкие сплавы на основе ванадия // Научная сессия МИФИ: Сборник тезисов докладов. 2008. -Т.4.-С.26.

62. Fukumoto К., Kimura A., Matsui Н. Swelling behavior of V-Fe binary and V-Fe-Ti ternary alloys // Journal of Nuclear Materials.- 1998. Vol. 258-263.-P.1431-1436.

63. Konobeev Yu.V., Pechenkin V.A., Rudnev S.I. The dependence of void swelling bias factor on iron concentration in V-Fe alloys // Journal of Nuclear Materials. 1996. - Vol. 233-237. - P. 1070.

64. Bloom E.E., Stiegler J.O. Phase transformation during irradiation // Applied Science Publishers. London, 1983. -P.331.

65. Pechenkin V.A., Konobeev Yu.V., Rudnev S.I. An analysis of void swelling dose dependence in ion irradiated V-Fe alloys // Journal of Nuclear Materials. 1999 - Vol. 271-272. - P. 266-269.

66. Лысова Г.В., Биржевой Г.А., Гудков Л.С. Микротвердость и структурные изменения сплава V-5Fe после высокодозовой имплантации ионов аргона // Физика и химия обработки материалов. — 2000. №6. - С. 1418.

67. Лысова Г.В., Биржевой ГА. Сегрегация вблизи поверхности в сплаве V-5Fe после облучения ионами ванадия // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1999 - №5-6. -С.5-8.

68. Биржевой Г.А., Лысова Г.В. Микротвердость и распределение элементов в приповерхностном слое сплава V-4Ti-4Cr, облученного ионами ванадия // Металлы. 1997. - №5. - С. 89-93.

69. Диденко Л.Н., Козлов Э.В., Шаркеев Ю.Н. Дислокационные структуры приповерхностных слоев чистых металлов после ионной имплантации // Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. - №3. - С. 120.

70. Хмелевская B.C. Неравновесные состояния в твёрдом теле. -Обнинск: ИАТЭ,- 2004. 155 с.

71. Bradley R.C. Transmission sputtering in thin foils // Bull.Am.Phys.Soc. Ser.II.- 1958. Vol.3, №3. - P.193.

72. Lindhard J., Scharff V., Shiott H.E. Range concepts and heavy ion-range // Mat.- Fis. Medd. 1963. - V. 33, № 14. - P. 1-42.

73. Biersack J P., Haggmark L.G. A Monte-Carlo program for the transport of energetic ions in amorphous targets // Nucl. Instrum. Meth. 1980. -V. 174.-P. 257.

74. Томпсон M. Каналирование частиц в кристаллах // УФН. 1969. — Т. 99, №2. - С. 297.

75. Гусева М.И. Ионная имплантация в металлах // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. - № 4. - С. 27-30.

76. Быков В.Н., Малынкин В.Г., Хмелевская B.C. Эффект дальнодействия при ионном облучении // Вопросы атомной науки и техники. Физика рад. повр. и рад. мат. 1989. - №3. - С. 45.

77. Мартыненко Ю.В. Эффекты дальнодействия при ионной имплантации // Итоги науки и техники. Пучки зар. част, и тв. тело. 1993. - Т. 7. - С. 82-112.

78. Пивоваров A.JI. Эффект дальнодействия при облучении металлов ионно-плазменными потоками // Металлофизика и новейшие технологии. -1994.-Т.16,№ 12. С. 3.

79. Бабад-Захряпин А.А., Лагуткин М.И. Проницаемость водорода, гелия и аргона через молибден, вольфрам, медь, ст. 3 и Х18Н10Т // ФММ. -1987.-Т. 52, № i.-C. 95-99.

80. Кузнецов Г.В. Влияние ионной бомбардировки на структурные и фазовые превращения при химико-термической обработке в тлеющем разряде // МиТОМ. 1987. - № 11. - С. 21-27.

81. Распределение атомов примеси в железе, последовательно облученном ионами азота и бора / В.П. Гольцев и др. // Вести АН БССР. -1985.-№4.-С. 21.

82. Таран А.А., Батуричева З.Б., Чайковский Э.Ф. Радиационные нарушения в монокристаллах вольфрама и молибдена, облученных ионами аргона // Поверхность. 1988. - №2. - С. 146.

83. Исследование свойств поверхности стали после ионной имплантации / А.В. Федорова и др. // Поверхность. 1983. - № 8. - С. 123.

84. Duquette D.J., Krutenat R.C. The effects of low energy He+ induction on the surface structure of ordered Ni-base alloys // Phil. Mag. 1971. - V. 24, №192. - P. 1411-1421.

85. Черников B.H., Захаров А.П. Приповерхностные дефекты в молибдене, облученном низкоэнергетическими ионами водорода и гелия при 1500°С // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. - № 2. - С. 79-88.

86. Левинсон И.Б., Маслов Д.Л. Квазигидродинамическое поведение каскадов атомных столкновений // Поверхность. Физика, химия, механика.1987.-№4. -С. 5.

87. Девятко Ю.Н., Тронин В.Н. Механизм аномального проникновения точечных дефектов в облученный материал // Модиф. свойств констр. мат. пучками зар. част.: Материалы 1-ой Всес. конф. Томск,1988.-С. 86.

88. Девятко Ю.Н., Рогожкин С.В., Тронин В.Н. Сферическая модель фазовых переходов в двухкомпонентных сплавах под облучением // Вопросы атомной науки и техники. Физ.рад. повр. и рад.мат. 1988. - Т. 1(43). - С. 24.

89. Девятко Ю.Н., Тронин В.Н. Восходящая диффузия вакансий и неустойчивость облучаемого вещества // ДАН СССР. 1983. - Т. 269. - С. 97101.

90. Инденбом В.Л. Новая гипотеза о механизме радиационно-стимулированных процессов // Письма в ЖТФ. 1979. - Т. 5, №.8. - С. 489.

91. Tetelbaum D.I., Kurilchik E.V., Latisheva N.D. Long-range effect at low-dose ion and electron irradiation of metals // Nucl. Instrum. and Meth. Phys. Res. B. 1997. - V. 127-128. - C. 153-156.

92. Кривелевич С.А. Нелинейные волны дефектов как возможная причина эффекта дальнодействия при ионной имплантации // Высокочист, вещества. 1995. - № 4. - С. 109.

93. Khmelevskaya V.S., Malynkin V.G. Anomalous states in metallic alloys induced by irradiation // Phase Transitions. 1997. - V. 60. - P. 59.

94. Хмелевская B.C., Малынкин В.Г., Канунников М.Ю. Эффект дальнодействия как проявление коллективного взаимодействия в облучаемой металлической системе // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2003. - №7. - С. 66-70.

95. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев JI.H. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. — М.: МИСИС, 2002. 360с.

96. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. -М.: Металлургия, 1983. 231с.

97. Печенкин В. А. Период нестационарности концентраций точечных дефектов в теории распухания металлов // ЖТФ. 1982. - Т.52, вып.9. - С.1712.

98. Хмелевская B.C., Богданов Н.Ю. Кордо М.Н. Радиационно-индуцированное структурирование в сплавах на основе никеля // Физика и химия обработки материалов. 2008. - №2. - С.14-18.

99. Хмелевская B.C., Кордо М.Н. R-состояния в титановых сплавах // Научная сессия МИФИ: Сборник тезисов докладов. — М., 2009. — Т.2. С. 103.

100. Хмелевская B.C., Кордо М.Н. Радиационно-индуцированные фазово-структурные превращения в сплавах систем V-Ti-Cr и V-Fe // Вопросы атомной науки и техники. Материаловедение и новые материалы. -2008.-Т. 72, №3.-С. 151-156.

101. Займан Дж. Электроны и фононы. М.: Иностранная литература, 1962.-488 с.

102. Schober Т., Braski D.N. The microstructure of selected annealed vanadium-base alloys // Metallurgical Transactions A. 1989. - Vol. 20. - P. 19271932.

103. Loomis B.A., Kestel B.J., Gerber S.B. Solute Segregation and Microstructural Evolution in Ion-Irradiated Vanadium-Base Alloys // Radiation -induced changes in microstructure: Materials 13th Internationa Symposium. -Seattle, 1986.- P.730.

104. Хмелевская B.C., Антошина И.А., Кордо М.Н. "Эффект дальнодействия" в материалах различной природы // Физика металлов и металловедение. 2007. - №6 - С.652-656.

105. Кордо М.Н., Хмелевская B.C. Радиационно-индуцированные превращения в сплавах на основе никеля, титана и ванадия // Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий

106. МНТ- X): Сборник тезисов докладов-международного научно-практического семинара.- Обнинск, 2009. С. 13.