МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КАСКАДОВ АТОМНЫХ СМЕЩЕНИЙ С ОБОГАЩЕННЫМИ ХРОМОМ ПРЕЦИПИТАТАМИ В СПЛАВЕ FeCr

Светухин Вячеслав Викторович, доктор физико-математических наук, профессор, директор научно-исследовательского технологического института, Ульяновский государственный университет, г.Ульяновск, slava@sv.uven.ru
Тихончев Михаил Юрьевич, кандидат физико-математических наук, начальник лаборатории, Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск, tikhonchev@sv.ulsu.ru

621.039.531.001.57 

Настоящая работа посвящена моделированию каскадов атомных смещений в сплаве Fe-9ат.%Cr, содержащем обогащенные хромом преципитаты. Моделирование проведено методом молекулярной динамики при начальной температуре кристаллита 300 К для энергий первично выбитого атома (ПВА) 15 и 20 кэВ. Были рассмотрены сферические преципитаты диаметром 1 и 5 нм, содержащие 95ат.% хрома. Изучены особенности развития каскадов вблизи обогащенных хромом преципитатов. Установлено, что такие преципитаты склоны к растворению при прохождении каскада. При этом форма и состав преципитатов диаметром 5 нм меняется незначительно, и, следовательно, их можно считать стабильными. Параметры небольших преципитатов диаметром 1 нм изменяются существенно, а иногда они растворяются полностью.

сплав FeCr, метод молекулярной динамики, каскад атомных смещений, обогащенный хромом преципитат, растворение

 Скачать статью в формате PDF

1. Gaganidze, E. Mechanical properties and TEM examination of RAFM steels irradiated up to 70 dpa in BOR-60 / E. Gaganidze, C. Petersen, E. Materna-Morris et al. // J. Nucl. Mater. –2011. – V. 417. – P. 93–98.
2. Malerba, L. Multiscale modelling of radiation damage and phase transformations: The challenge of FeCr alloys / L. Malerba, A. Caro, J. Wallenius // J. Nucl. Mater. –2008. – V. 382. – P. 112–125.
3. Matijasevic, M. Effect of Cr on the mechanical properties and microstructure of Fe–Cr model alloys after n-irradiation / M. Matijasevic, A. Almazouzi // J. Nucl. Mater. – 2008. – V. 377. – P. 147–154.
4. Mansur, L. K. Materials needs for fusion, Generation IV fission reactors and spallation neutron sources – similarities and differences / L. K. Mansur, A. F. Rowcliffe, R. K. Nanstad et al. // J. Nucl. Mater. –2004. – V. 329–333. – P. 166–172.
5. Shim, J.-H. Atomistic modeling of nanosized Cr precipitate contribution to hardening in an Fe–Cr alloy / J.-H. Shim, D.-I. Kim, W.-S. Jung et al. // J. Nucl. Mater. – 2009. – V. 386–388. – P. 56–59.
6. Bonny, G. Identification and characterization of Cr-rich precipitates in FeCr alloys: An atomistic study / G. Bonny, D. Terentyev, L. Malerba // Comput. Mater. Sci. – 2008. – V.42. – P. 107–112.
7. Terentyev, D. Characterization of dislocation loops and chromium-rich precipitates in ferritic iron–chromium alloys as means of void swelling suppression / D. Terentyev, P. Olsson, L. Malerba, A.V. Barashev // J. Nucl. Mater. – 2007. – V. 362. – P. 167–173.
8. Svetukhin, V. Kinetics and thermodynamics of Cr nanocluster formation in Fe–Cr system / V. Svetukhin, P. L’vov, E. Gaganidze et al. // J. Nucl. Mater. – 2011. – V. 415. – P. 205–209.
9. Terentyev, D. Further development of large-scale atomistic modelling techniques for Fe–Cr alloys / D. Terentyev, G. Bonny, N. Castin et al. // J. Nucl. Mater. – 2011. – V. 409. – P. 167–175.
10. Zhurkin, E. Metropolis Monte-Carlo simulation of segregation in Fe–Cr alloys / E. Zhurkin, D. Terentyev, M. Hou et al. // J. Nucl. Mater. – 2011. – V.417. – P. 1082–1085.
11. Vörtler, K. The effect of Cr concentration on radiation damage in Fe–Cr alloys / K. Vörtler, C. Bjorkas, D. Terentyev et al. // J. Nucl. Mater. – 2008. – V. 382. – P. 24–30.
12. Caro, A. Classical many-body potential for concentrated alloys and the inversion of order in iron-chromium alloys / A. Caro, D. A. Crowson, M. Caro // Phys. Rev. Lett. – 2005. – V. 95. – P. 075702-1–075702-4.
13. Mendelev, M. Development of new interatomic potentials appropriate for crystalline and liquid iron / M. I. Mendelev, S. Han, D. J. Srolovitz, G. J. Ackland et al. // Phil. Mag. – 2003. – V. 83, № 35. – P. 3977–3994.
14. Wallenius, J. Modeling of chromium precipitation in Fe-Cr alloys / J. Wallenius, P. Olsson, C. Lagerstedt et al. // Phys. Rev. B. – 2004. – V. 69. – P. 094103-1–094103-9.
15. Olsson, P. Ab initio formation energies of Fe–Cr alloys / P. Olsson, I. A. Abrikosov, L. Vitos, J. Wallenius // J. Nucl. Mater. – 2003. – V. 321. – P. 84–90.
16. Ackland, G. J. Development of an interatomic potential for phosphorus impurities in α-iron / G. J. Ackland, M. I. Mendelev, D. J. Srolovitz et al. // J. Phys. Condens. Matter. – 2004. – V. 16. – P. S2629–S2642.
17. Bonny, G. Interatomic Potential to simulate radiation damage in Fe-Cr alloys / G. Bonny, L. Malerba // Open report of SCK•CEN-BLG-1022. – 2011. – 38 p.
18. Tikhonchev, M. MD simulation of atomic displacement cascades in Fe–10 at.%Cr binary alloy / M. Tikhonchev, V. Svetukhin, A. Kadochkin, E. Gaganidze // J. Nucl. Mater. – 2009. – V. 395. – P. 50–57.
19. Bohr, N. On the penetration of charged particles through matter / N. Bohr // Kgl. Dansk. Vid. Selsk. Mat. Fys. Medd. – 1948. – V. 18. – P. 1–141.
20. Biersack, J. P. Refined universal potentials in atomic collisions / J. P. Biersack, J. F. Ziegler // Nuclear instruments and methods. – 1982. – V. 194. – P. 93–100.
21. Olsson, P. Ab initio study of Cr interactions with point defects in bcc Fe / P. Olsson, C. Domain, J. Wallenius // Phys. Rev. B. – 2007. – V. 75. – P. 014110-1–014110-12.
22. Bonny, G. Overview of interatomic potentials / Giovanni Bonny and Lorenzo Malerba // Open report of SCK•CEN-BLG-1022. – 2005. – 20 p.