Випуски МФіНТ »  Том 46, випуск 9

Дослідження впливу композиції та температури відпалу на мікроструктуру та механічні властивості стопів Fe–Cr–Al

В. О. Харченко$^{1,2}$, Д. О. Харченко$^{1}$, О. М. Щокотова$^{1}$, Б. О. Лисенко$^{1}$, А. В. Дворниченко$^{2}$

$^{1}$Інститут прикладної фізики НАН України, вул. Петропавлівська, 58, 40000 Суми, Україна
$^{2}$Сумський Державний Університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна

Отримано: 11.03.2024; остаточний варіант - 06.05.2024. Завантажити: PDF

Розроблено узагальнений модель фазового поля для моделювання динаміки мікроструктурних перетворень у стопах Fe–Cr–Al на основі заліза з урахуванням динаміки рівноважних точкових дефектів. Досліджено динаміку процесів формування та росту збагачених на Хром преципітатів α'-фази під час довготривалого відпалу твердого розчину. Вивчено вплив концентрації леґувальних елементів і температури відпалу на динамічні та статистичні характеристики зростаючих преципітатів. Показано скейлінґову динаміку середнього розміру преципітатів, їхньої кількости та універсальність розподілу за розмірами. У рамках нелінійної теорії пружности досліджено перерозподіл пружніх напружень під час механічного навантаження у вигляді деформації зсуву. Проаналізовано вплив композиції та температури відпалу на механічні властивості стопу.

Ключові слова: метод фазового поля, числове моделювання, преципітати вторинних фаз, статистичні характеристики.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i09/0861.html

PACS: 61.72.Cc, 61.72.J-, 61.72.Qq, 61.80.Az, 62.20.D-, 62.20.F-, 82.60.Nh

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. E. A. Gulbransen and K. F. Andrew, J. Electrochem. Soc., 106: 294 (1959).
  2. C. Wukusick and J. Collins, Mater. Res. Std., 4: 6376 (1964).
  3. Y. Yamamoto, B. Pint, K. Terrani, K. Field, Y. Yang, and L. Snead, J. Nucl. Mater., 467: 703 (2015).
  4. F. Stott, G. Wood, and J. Stringer, Oxid. Met., 44: 113 (1995).
  5. J. Ejenstam, M. Thuvander, P. Olsson, F. Rave, and P. Szakalos, J. Nucl. Mater., 457: 291 (2015).
  6. S. Kobayashi and T. Takasugi, Scr. Mater., 63: 1104 (2010).
  7. M. Mathon, Y. De Carlan, G. Geoffroy, X. Averty, A. Alamo, and C. De Novion, J. Nucl. Mater., 312: 236 (2003).
  8. H. Qu, Y. Lang, C. Yao, H. Chen, and C. Yang, Mater. Sci. Eng.: A, 562: 9 (2013).
  9. W. Li, S. Lu, Q.-M. Hu, H. Mao, B. Johansson, and L. Vitos, Comput. Mater. Sci., 74: 101 (2013).
  10. G. Kresse and J. Furthmuller, Phys. Rev. B, 54: 11169 (1996).
  11. G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B, 47: 558 (1993).
  12. G. Kresse and J. Hafner, J. Phys.: Condens. Matter, 6: 8245 (1994).
  13. H. Dai, M. Yu, Y. Dong, W. Setyawan, N. Gao, and X. Wang, Metals, 12: 558 (2022).
  14. S. Chen, Y. Li, S. Shi, and S. Jin, J. Nanomater., 2019: 6862390 (2019).
  15. J. Lee, K. Park, and K. Chang, Metals, 11: 4 (2020).
  16. K. Chang, F. Meng, F. Ge, G. Zhao, S. Du, and F. Huang, J. Nucl. Mater., 516: 63 (2019).
  17. A. T. Dinsdale, Calphad, 15: 317 (1991).
  18. G. S. Was, Fundamentals of Radiation Materials Science: Metals and Alloys (Springer: 2016).
  19. J. E. Hilliard, Phase Transformation (Metals Park, Ohio: Am. Soc. for Metals: 1970), pp.497–539.
  20. L. Liang, Z.-G. Mei, Y. S. Kim, M. Anitescu, and A. M. Yacout, Comput. Mater. Sci., 145: 86 (2018).
  21. Z. Yan, S. Shi, Y. Li, J. Chen, and S. Maqbool, Phys. Chem. Chem. Phys., 22: 3611 (2020).
  22. J. W. Cahn, Acta Metall., 10: 179 (1962).
  23. C. Huang, M. O. de La Cruz, and B. Swift, Macromolecules, 28: 7996 (1995).
  24. K. Wu, J. Morral, and Y. Wang, Acta Mater., 49: 3401 (2001).
  25. K. Wu, J. Morral, and Y. Wang, Acta Mater., 52: 1917 (2004).
  26. A. Onuki, Phase Transition Dynamics (Cambridge: Cambridge University Press: 2002).
  27. A. Onuki, Phys. Rev. E, 68: 061502 (2003).
  28. A. Minami and A. Onuki, Phys. Rev. B, 70: 184114 (2004).
  29. A. Onuki, A. Furukawa, and A. Minami, Pramana J. Phys., 64: 661 (2005).
  30. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Theory of Elasticity (New York: Pergamon: 1973).
  31. S. B. Biner, Programming Phase-Field Modeling (Springer: 2017).
  32. C. Canuto, M. Y. Hussaini, A. Quarteroni, and T. A. Zang, Spectral Methods in Fluid Dynamics (Berlin–Heidelberg: Springer-Verlag: 1988).
  33. L. Q. Chen and J. Shen, Comput. Physi. Commun., 108: 147 (1998).
  34. J. Zhu, L.-Q. Chen, J. Shen, and V. Tikare, Phys. Rev. E, 60: 3564 (1999).
  35. D. Terentyev, P. Olsson, T. Klaver, and L. Malerba, Comput. Mater. Sci., 43: 1183 (2008).
  36. S. Kim and W. Buyers, J. Phys. F: Metal Phys., 8: L103 (1978).
  37. Ch. Kittel and P. McEuen, Introduction to Solid State Physics (John Wiley & Sons: 2018).
  38. D. Terentyev, S. Hafez Haghighat, and R. Schaublin, J. Appl. Phys., 107: 061806 (2010).
  39. V. Ogorodnikov, A. Rakitskii, and Y. I. Rogovoi, Powder Metall. Met. Ceram., 27: 55 (1988).
  40. S. Nagasaki, Metals Data Book (Tokyo: Japan Institute of Metals: 2004).
  41. I. M. Lifshitz and V. V. Slyozov, J. Phys. Chem. Solids, 19: 35 (1961).
  42. C. Wagner, Z. Elektrochem, 65: 581 (1961).
  43. S. Messoloras, B. Pike, R. Stewart, and C. Windsor, Met. Sci., 18: 311 (1984).
  44. Z. Yang, Z. X. Wang, C. H. Xia, M. H. Ouyang, J. C. Peng, H. W. Zhang, and X. S. Xiao, Mater. Sci. Eng.: A, 772: 138714 (2020).
  45. G. Pastore, K. A. Gamble, and J. D. Hales, Modeling Benchmark for FeCrAl Cladding in the IAEA CRP ACTOF: FeCrAl–C35M Material Models and Benchmark Cases Specifications (Idaho Falls: Idaho National Lab.: 2017).
  46. K. G. Field, M. A. Snead, Y. Yamamoto, and K. A. Terrani, Handbook on the Material Properties of FeCrAl Alloys for Nuclear Power Production Applications (Oak Ridge National Lab.: 2017).
  47. Y. He, J. Liu, S. Qiu, Z. Deng, Y. Yang, and A. McLean, Mater. Sci. Eng.: A, 726: 56 (2018).
  48. M. N. Gussev, K. G. Field, E. Cakmak, and Y. Yamamoto, Mechanical Behavior and Structure of Advanced Fe–Cr–Al Alloy Weldments. Proceedings of the 18th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems–Water Reactors (Springer International Publishing: 2019), pp. 1417–1430.
  49. Y. Zhang, H. Sun, H. Wang, X. Wang, X. An, and K. He, Mater. Sci. Eng.: A, 826: 142003 (2021).
  50. Y. Yano, T. Tanno, S. Ohtsuka, T. Kaito, and S. Ukai, Mater. Trans., 62: 1239 (2021).
  51. Y. Yamamoto, B. A. Pint, K. A. Terrani, K. G. Field, Y. Yang, and L. L. Snead, J. Nucl. Mater., 467: 703 (2015).
  52. H. Zhang, J. Ma, Z. Gao, F. Guo, S. Xu, G. Hou, and G. Zheng, Materials, 15: 3718 (2022).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 2000–2024 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»