Влияние нейтронного облучения на структуру и свойства нержавеющих сталей ферритно-мартенситного класса : магистерская диссертация

Abstract

Цель работы – установление влияния нейтронного облучения на стабильность структуры и фазового состояния ферритно-мартенситной стали ЭП823. Данная работа посвящена анализу влияния нейтронного облучения на фазовые и структурные составляющие стали. Исследования проводились на образцах оболочек твэлов, облученных в составе материаловедческой сборки в реакторе БН-600 при температурах 570, 600, 660 ˚С до повреждающих доз 51,3, 75,1 и 81,1 сна. Определялись методами металлографии и стереометрического анализа характеристики структурных составляющих, вторичных фаз, образовавшихся в процессе облучения, оценивались характеристики радиационной пористости, плотность дислокаций. Исследования были выполнены на сканирующем электронном микроскопе MIRA3 FEG-SEM, оснащенном детекторами вторичных и отраженных электронов и приставкой энергодисперсионного анализа характеристического рентгеновского излучения x-Act 6 фирмы Oxford Instruments. Так же проводились исследования на просвечивающем электронном микроскопе фирмы JEM-2000EX при ускоряющем напряжении 100 кВ в просвечивающем режиме. Количественная обработка изображений для получения размерных характеристик выделений проводилась с использованием программного обеспечения «Цифровая фотолаборатория SIAMS Photolab», а также при помощи программного обеспечения сканирующего электронного микроскопа MIRE3 FEG-SEM. Проведенное исследование стали Х12НМВБФСР в исходном состоянии показало, что ее структура состоит из мартенсита, остаточного феррита, крупных карбидов на основе Nb и по границам ферритных зерен и мартенситных реек, образуются карбиды типа М23С6. После нейтронного облучения содержание карбидов типа М23С6 увеличивается, в зернах феррита образуется χ-фаза, у которой с повышением температуры облучения понижается концентрация и увеличивается в размерах, по границам обнаружена мелкодисперсная α-фаза, обогащенная хромом, которая при повышенных температурах исчезает, так же по границам зерен мартенсита наблюдается небольшое количество радиационных пор. Прошедшие изменения микроструктуры под воздействием нейтронного облучения не привели к существенным изменениям механических свойств.

The aim of the work is to establish the effect of neutron irradiation on the stability of the structure and phase state of the EP823 ferrite-martensitic steel. This work is devoted to the analysis of the effect of neutron irradiation on the phase and structural components of steel. The studies were carried out on samples of fuel rod shells irradiated as part of a materials science assembly in the BN-600 reactor at temperatures of 570, 600, 660 ℃ to damaging doses of 51.3, 75.1, and 81.1 dpa. The characteristics of structural components and secondary phases formed during irradiation were determined by metallography and stereometric analysis, and the characteristics of radiation porosity and dislocation density were evaluated. The studies were performed using a MIRA3 FEG-SEM scanning electron microscope equipped with secondary and reflected electron detectors and an x-Act 6 energy dispersive analysis of characteristic X-ray radiation from Oxford Instruments. Studies were also carried out on a transmission electron microscope of the JEM-2000EX company at an accelerating voltage of 100 kV in the transmission mode. Quantitative image processing to obtain the dimensional characteristics of the secretions was carried out using the software "Digital Photo Laboratory SIAMS Photolab", as well as using the software of the scanning electron microscope MIRE3 FEG-SEM. The study of steel X12NMVBFSR in the initial state showed that its structure consists of martensite, residual ferrite, large carbides based on Nb and along the boundaries of ferritic grains and martensitic rails, carbides of the M23C6 type are formed. After neutron irradiation, the content of carbides of the M23C6 type increases, a χ-phase is formed in the ferrite grains, in which the concentration decreases and increases in size with an increase in the irradiation temperature, a fine alpha-phase enriched in chromium is found along the boundaries, which disappears at elevated temperatures, as well as a small number of radiation pores are observed along the boundaries of martensite grains. The past changes in the microstructure under the influence of neutron irradiation did not lead to significant changes in the mechanical properties.