Анотація до роботи:

Карпов С.О. Процеси термоактивованого перенесення водню в конструкційних сталях. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.13 – фізика металів. – ННЦ ХФТІ, Харків, 2008.

Дисертація присвячена встановленню закономірностей поведінки ізотопів водню в аустенітних нержавіючих сталях типу 18-10 і визначенню чинників, сприяючих його накопиченню в матеріалі.

Використано комплекс експериментальних методик (термодесорбційна спектрометрія, ядерні реакції, електронна мікроскопія) що дозволяють чисельно контролювати кінетику накопичення, розподіл в об'ємі і термоактивовану десорбцію іонно-імплантованих атомів газу, а також метод математичного моделювання для отримання термодинамічних характеристик захоплення і десорбції дейтерію в сталях 06Х18Н10, 08Х18Н10Т і 12Х18Н10Т.

Показано, що ефективними пастками дейтерію в об'ємі сталей 18-10 є дефекти вакансійного типу. Встановлено характер впливу легуючих домішок на захоплення водню і еволюцію мікроструктури сплавів. Виявлено вплив домішок титану на посилення блокування виходу дейтерію з об'єму стали у присутності поверхневої пасивуючої плівки.

Дисертація присвячена вирішенню наукової задачі встановлення закономірностей термоактивованого перенесення водню при його імплантації в аустенітні нержавіючі сталі типу 18-10 і визначення основних чинників, сприяючих його накопиченню в матеріалі.

Комплексне вивчення просторового розподілу імплантованого дейтерію (Е = 12 кеВ) в сталях 18-10, його термоактивованого виділення при дозах опромінювання 1^.10¹⁵...1^.10¹⁸ D^.см^-2, а також дослідження еволюції мікроструктури опроміненої сталі дозволяє зробити такі основні висновки:

1. Імплантований дейтерій захоплюється в шарі проникнення пастками радіаційного походження, які визначають закономірності поведінки газу в об'ємі матеріалу.

2. Характер термоактивованого виходу дейтерію і його просторово-концентраційні розподіли в сталях 18-10 співпадають при дозах опромінювання менше 1 зна. При флюєнсах більше 1 зна ефективність захоплення дейтерію в сталях зменшується із зростанням вмісту легуючих домішок С і Ti.

3. Збільшення концентрації титану і вуглецю сприяє формуванню більш розвиненої радіаційно-індукованої дислокаційної структури, зміні швидкості рекомбінації точкових дефектів і зменшенню концентрації ефективних пасток водню.

4. Термоактивоване виділення дейтерію із сталі, вільної від окисної плівки, спостерігається в інтервалі температур 300...600 К. Пассивуюча плівка, що утворюється на поверхні аустенітних нержавіючих сталей типу 18-10 при їх зберіганні на повітрі, зменшує на декілька порядків величину ефективного коефіцієнта поверхневої рекомбінації дейтерію в порівнянні зі сталями без плівки, що призводить до зменшення швидкості виходу і зміщенню інтервалу десорбції дейтерію із сталі на 200…300 градусів в область вищих температур.

5. Значення енергій зв'язку дейтерію з пастками, отримані з використанням розробленого методу чисельного моделювання процесів термоактивованої десорбції водню, імплантованого в метали, складають 0.28 еВ, 0.36 еВ. Ефективними пастками дейтерію в об'ємі сталей 18-10 є дефекти вакансійного типу.

6. У приповерхневих шарах титанвмісних нержавіючих сталей при дії атмосферного кисню утворюються пастки, що утримують водень до температур близько 1000 К. У зв'язку з цим аустенітні нержавіючі сталі типу 18-10, леговані титаном, можуть виявляти схильність до накопичення водню при температурах, близьких до робочих в енергетичних установках.

Публікації автора:

1. Толстолуцкая Г.Д. Особенности распределения в нержавеющих сталях Х18Н10Т и 15Х2НМФА ионно-имплантированного дейтерия / Г.Д. Толстолуцкая, И.М. Неклюдов, В.В. Ружицкий, И.Е. Копанец, В.И. Бендиков, С.А. Карпов // Весник БГУ. – 2001. – №1. – С. 50-54.

2. Карпов С.А. Малогабаритный высоковольтный источник питания для ускорительной установки / С.А. Карпов, В.И. Бендиков, В.В. Ружицкий // ПТЭ. – 2003. – №4. – С. 127-128.

3. Карпов С.А. Параметры захвата и термоактивированного выхода дейтерия, ионно-имплантированного в сталь Х18Н10Т / С.А. Карпов, В.В. Ружицкий, И.М. Неклюдов, В.И. Бендиков, Г.Д. Толстолуцкая // Металлофизика и новейшие технологии. – 2004. – №12. – С. 1661-1670.

4. Карпов С.А. Исследование захвата дейтерия в нержавеющих сталях 06Х18Н10, 08Х18Н10Т и 12Х18Н10Т / С.А. Карпов, И.Е. Копанец, И.М. Неклюдов, В.В. Ружицкий, Г.Д. Толстолуцкая // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». – 2005. – №3(86). – С.176-178.

5. Ружицький В.В. Нагромадження водню і його вплив на мікроструктуру і механічні властивості сталі Х18Н10Т / В.В. Ружицький, Г.Д. Толстолуцька, С.О. Карпов, І.Є. Копанець, Г.М. Малик // Фізико-хімічна механіка матеріалів. – 2007. – №5. – С. 117-121.

6. Карпов С.А. Влияние пассивирующей пленки на удержание ионно-имплантированного дейтерия в нержавеющих сталях типа 18-8 / С.А. Карпов, В.В. Ружицкий, Г.Д. Толстолуцкая // Альтернативная энергетика и экология. – 2007. – №6. – С.44-49.

7. Бендиков В.И. Численное моделирование термодесорбционных спектров водорода, имплантированного в металлы / Бендиков В.И., Карпов С.А., Ружицкий В.В. – Харьков: ННЦ ХФТИ, 2003. – 16 с. – (Препринт / Нац. науч. центр "Харьк. физ.-техн. ин-т"; ХФТИ 2003-2).

8. Ружицкий В.В. Исследование внедрения, термоактивированного выделения и распределения по глубине ионно-имплантированного дейтерия в стали 08Х18Н10Т / В.В. Ружицкий, И.М. Неклюдов, В.В. Брык, Г.Д. Толстолуцкая, И.Е. Копанец, В.И. Бендиков, С.А. Карпов // 15 международная конференция по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению: 10-15 июня 2002 г.: труды. – Харьков, 2002. – С. 227-228.

9. Карпов С.А. Сочетание метода ядерных реакций, термодесорбционной спектрометрии и двухпучкового облучения при исследовании поведения гелия и водорода в конструкционных материалах / С.А. Карпов, И.Е. Копанец, И.М. Неклюдов и др. // ХIV Международное совещания «Радиационная физика твёрдого тела»: 5-10 июля 2004г.: труды. – Москва, 2004. – С. 592-596.

10. Карпов С.А. Поведение ионноимплантированного дейтерия в стали Х18Н10Т / С.А. Карпов, И.М. Неклюдов, В.В. Ружицкий // XVI международная конференция по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению: 6-11 сентября 2004 г.: труды. – Харьков, 2004. – С. 267.

11. Бендиков В.И. Термодинамические параметры процессов переноса дейтерия в стали Х18Н10Т / В.И. Бендиков, С.А. Карпов, И.М. Неклюдов, В.В. Ружицкий, Г.Д. Толстолуцкая // Второй Международный Семинар «Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами IHISM-04»: 12-17 апреля 2004 г.: аннотации докладов. – Саров, 2004. – С.66-67.

12. Карпов С.А. Влияние титана на поведение водорода в аустенитных нержавеющих сталях / С.А. Карпов, В.В. Ружицкий, Г.Д. Толстолуцкая, В.В. Брык // XVII Международная конференция по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению: 4-9 сентября 2006 г.: труды. – Харьков, 2006. – С. 77-78.

13. Ружицкий В.В. Влияние условий облучения и состояния образцов на захват и удержание дейтерия в стали Х18Н10Т / В.В. Ружицкий, С.А. Карпов, Г.Д. Толстолуцкая, И.Е. Копанец // Седьмой Международный Уральский Семинар «Радиационная физика металлов и сплавов»: 25 февраля – 3 марта 2007 г.: тезисы докладов. – Снежинск, 2007. – С. 32.

14. Ружицкий В.В. Влияние водорода на микроструктуру и мехсвойства стали Х18Н10Т конструкционного материала реакторов ВВЭР / В.В. Ружицкий, Г.Д. Толстолуцкая, Г.Н. Малик, И.Е. Копанец, С.А. Карпов // Пятая Международная конференции «ВОМ-2007»: 21-25 мая 2007 г.: труды . – Донецк, 2007. – С. 753-757.