Изучение механизмов радиационно-индуцированного охрупчивания и деформационного распухания приповерхностных слоев NbTi, NbTiV, NbTiVZr сплавов, применимых в качестве конструкционных материалов для нефтегазовой и ядерной отраслей

Определение механизмов деформационного искажения и процессов разупрочнения приповерхностных слоев в сплавах, включая высокоэнтропийные сплавы, является одной из приоритетных задач в современном материаловедении. Интерес к подобным исследованиям, требующим комплексного подхода в определении взаимосвязи между накопленными структурными искажениями и процессами разупрочнения, обусловлен большим потенциалом применения данных сплавов в нефтегазовой и ядерной энергетике нового поколения. С целью оценки устойчивости сплавов на основе соединений NbTi, NbTiV, NbTiVZr к процессам накопления радиационных повреждений эксперименты по облучению были выполнены на ускорителе ДЦ-60 с учетом возможностей моделирования радиационных повреждений как в случае единичных (изолированных) областей повреждения, так и при их перекрытии. Полученные результаты зависимостей изменения структурных параметров исследуемых сплавов в зависимости от количества компонент для облученных образцов являются прямым подтверждением влияния различий атомных радиусов на устойчивость к деформационному растяжению при накоплении радиационных повреждений. Было установлено, что для NbTiVZr сплава наблюдаются наименьшие структурные изменения, вызванные облучением, что свидетельствует о высоких показателях устойчивости к деформационному искажению и снижению прочностных свойств и устойчивости к износу. Определено, что основным механизмом, влияющим на потерю стойкости к износу при трибологических испытаний на трение, является деформационное искажение поврежденного слоя, величина которого определяет деградацию приповерхностного слоя сплавов.

1. Microstructures, mechanical properties, and irradiation tolerance of the Ti–Zr–Nb–V–Mo refractory high-entropy alloys / H. Zhang, Z. Zhu, H. Huang [et al.]. – Text : electronic // Intermetallics. – 2023. – Vol. 157. – URL: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2023.107873.

2. From high-entropy alloys to high-entropy ceramics : The radiation-resistant highly concentrated refractory carbide (CrNbTaTiW)C / M. A. Tunes, S. Fritze, B. Osinger [et al.]. – Text : electronic // Acta Materialia. – 2023. – Vol. 250. – URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118856.

3. Irradiation-Hardening Model of TiZrHfNbMo0.1 Refractory High-Entropy Alloys / Y. Fan, X. Wang, Y. Li [et al.]. – Text : electronic // Entropy. – 2024. – Vol. 26, Issue 4. – URL: https://doi.org/10.3390/e26040340.

4. Enhanced plasticity in a Zr-rich refractory high-entropy alloy via electron irradiation / J. Hao, Y. Zhang, Q. Wang [et al.]. – Text : electronic // Journal of Nuclear Materials. – 2024. – Vol. 590. – URL: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2023.154876.

5. Interactions between edge dislocation and irradiation dislocation loop in BCC refractory high entropy alloys and the lattice distortion effect on irradiation hardening behavior / J. Li, Y. Zhu, L. Zhao [et al.]. – Text : electronic // Journal of Alloys and Compounds. – 2024. – Vol. 1002. – URL: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.175286.

6. A comparative study of irradiation response in amorphous TaTiWVCr refractory high entropy alloy with the counterpart of tungsten films / G. Pu, S. Sun, S. Wang [et al.]. – Text : electronic // Intermetallics. – 2023. – Vol. 156. – URL: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2023.107850.

7. Review on preparation technology and properties of refractory high entropy alloys / X. Ren, Y. Li, Y. Qi, B. Wang. – Text : electronic // Materials. – 2022. – Vol. 15, Issue 8. – URL: https://doi.org/10.3390/ma15082931.

8. A quinary WTaCrVHf nanocrystalline refractory high-entropy alloy withholding extreme irradiation environments / O. El Atwani, H. T. Vo, M. A. Tunes [et al.]. – Text : electronic // Nature Communications. – 2023. – Vol. 14, Issue 1. – URL: https://doi.org/10.1038/s41467-023-38000-y.

9. On the room-temperature mechanical properties of an ion-irradiated TiZrNbHfTa refractory high entropy alloy / M. Moschetti, A. Xu, B. Schuh [et al.]. – DOI 10.1007/s11837-019-03861-6. – Direct text // Jom. – 2020. – Vol. 72. – P. 130–138.

10. Irradiation-induced swelling and hardening in HfNbTaTiZr refractory high-entropy alloy / S. Chang, K. K. Tseng, T. Y. Yang [et al.]. – Text : electronic // Materials letters. – 2020. – Vol. 272. – URL: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.127832.

11. Ion irradiation response and mechanical behavior of reduced activity high entropy alloy / M. Sadeghilaridjani, A. Ayyagari, S. Muskeri [et al.]. – Text : electronic // Journal of Nuclear Materials. – 2020. – Vol. 529. – URL: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.151955.

12. Irradiation resistance in Al x CoCrFeNi high entropy alloys / S. Q. Xia, X. Yang, T. F. Yang [et al.]. – Text : electronic // Jom. – 2015. – Vol. 67. – URL: https://doi.org/10.1007/s11837-015-1568-4.

13. In-situ study of heavy ion irradiation induced lattice defects and phase instability in β-Zr of a Zr–Nb alloy / H. Yu, Q. Dong, Z. Yao [et al.]. – DOI 10.1016/j.jnucmat.2019.05.028. – Direct text // Journal of Nuclear Materials. – 2019. – Vol. 522. – P. 192–199.

14. Effects of Structural Radiation Disorder in the Near-Surface Layer of Alloys Based on NbTiVZr Compounds Depending on the Variation of Alloy Components / S. G. Giniyatova, K. K. Kadyrzhanov, D. I. Shlimas [et al.]. – Text : electronic // Crystals. – 2023. – Vol. 13, Issue 11. – URL: https://doi.org/10.3390/cryst13111543.

15. Zhang, Z. The effects of irradiation on CrMnFeCoNi high-entropy alloy and its derivatives / Z. Zhang, D. E. J. Armstrong, P. S. Grant. – Text : electronic // Progress in Materials Science. – 2022. – Vol. 123. – URL: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2021.100807.

16. Phase stability and microstructures of high entropy alloys ion irradiated to high doses / S. Xia, M. C. Gao, T. Yang [et al.]. – DOI 10.1016/j.jnucmat.2016.08.017. – Direct text // Journal of Nuclear Materials. – 2016. – Vol. 480. – P. 100–108.