Features of formation of crystallographic texture and properties in Ti-3Al-2.5V titanium alloy during tubes manufacture

Texture formation processes at all technological stages of tube manufacture were considered. It has been established that at the stage of hot deformation and manufacture of TREX tubes, tangential and radial textures are formed, a large share of tangential component of the texture. Influence of main factors of the technological process on formation of texture and properties was established. Conditions for formation of a maximum amount of radial texture in tubes which ensure improvement of service properties of tubes were determined. To create maximum amount of radial texture in tubes, total reduction rate in passes and the wall to diameter reduction ratio (factor Q) are important. The reduction rate should be increased, especially in the last passes, to 75…85%. Heat treatment (stress relief annealing) practically does not change the tube texture.Розглянуто процеси текстуроутворення на всіх технологічних етапах виготовлення труб. Встановлено, що на стадії гарячій деформації і виготовлення трекс труб формуються тангенціальна та радіальна текстури, причому частка тангенціальної текстури більша. Визначено вплив основних факторів технологічного процесу на формування текстури та властивостей. Встановлені умови утворення максимальної кількості радіальної текстури в трубах, що забезпечує підвищення експлуатаційних властивостей труб. Для створення в трубах максимальної кількості радіальної текстури важливими є загальна міра деформації, а також співвідношення деформації по стінці та діаметру (фактор Q). Слід збільшити загальну міру деформації, особливо на останніх проходах до 75…85%. Термічна обробка (відпал для зняття напружень) практично не змінює текстури труб.Рассмотрены процессы текстурообразования на всех технологических этапах изготовления труб. Установлено, что на стадии горячей деформации и изготовления трэкс труб формируются тангенциальная и радиальная текстуры, причем доля тангенциальной составляющей текстуры больше. Определено влияние основных факторов технологического процесса на формирование текстуры и свойств. Установлены условия образования максимального количества радиальной текстуры в трубах, что обеспечивает повышение эксплуатационных свойств труб. Для создания в трубах максимального количества радиальной текстуры важными являются общая степень деформации в проходах и соотношение деформации по стенке и диаметру (фактор Q). Следует увеличить общую степень деформации, особенно на последних проходах до 75…85%. Термическая обработка (отжиг для снятий напряжений) практически не изменяет текстуру труб

Deposition of nanocrystalline silicon films into low frequency induction RF discharge

Results of experiments on obtaining nanocrystalline silicon films with the method of stimulated plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) into low frequency induction RF discharge (880 kHz) allowed in silicon tetrachloride diluted with hydrogen are presented. High rate value, as 2.41 nm/s, of silicon film deposition was achieved. X-ray diffraction phase-shift analysis was pursued, the value of unit spacing of crystalline lattice was determined and nanocrystalline silicon film structure was studied.Представлены результаты исследований по получению пленок нанокристаллического кремния методом стимулированного плазмохимического осаждения (СПХО) в низкочастотном индукционном ВЧ-разряде (880 кГц), возбуждаемом в тетрахлориде кремния (SiCl4), разбавленным водородом. Получена высокая скорость осаждения пленки кремния – 2,41 нм/с. Проведен рентгеноструктурный фазовый анализ, определена величина периода кристаллической решетки, исследована структура нанокристаллической пленки кремния.Представлено результати досліджень по одержанню плівок нанокристалічного кремнію методом стимульованого плазмохімічного осадження (СПХО) в низькочастотному індукційному ВЧ-розряді (880 кГц), збудженим у тетрахлоріді кремнію (SіCl4), розведеним воднем. Одержано високу швидкість осадження плівки кремнію – 2,41 нм/с. Проведено рентгеноструктурний фазовий аналіз, визначено величину періоду кристалічної ґратки, досліджено структуру нанокристалічної плівки кремнію

Intense plastic deformation of high-purity cast beryllium

The effect of intense plastic deformation on the mechanical properties, structure, and texture of high-purity cast beryllium was studied. For the first time, angular pressing of high-purity cast beryllium was carried out at temperatures of 600 and 500 °C. It is shown that the degree of grain refinement during angular pressing into a strip reaches a significant value. In one deformation cycle, the grain is crushed from 3 mm to 10 μm. The temperature dependences of the mechanical properties of the material of extruded billets in the initial state and after recrystallization annealing at a temperature of 650 °C for one hour were studied. It has been established that the best mechanical properties have samples of material deformed at 600 °C and subsequent annealing at 650 °C for an hour.Вивчено вплив інтенсивної пластичної деформації на механічні властивості, структуру і текстуру високочистого литого берилію. Вперше проведено кутове пресування високочистого литого берилію при температурах 600 і 500 0С. Показано, що ступінь подрібнення зерна при кутовому пресуванні в смугу досягає значної величини. За один цикл деформації зерно подрібнюється з 3 мм до 10 мкм. Вивчено температурні залежності механічних властивостей матеріалу видавлених заготовок у початковому стані і після рекристалізаційного відпалу при температурі 650 0С протягом однієї години. Встановлено, що кращі механічні властивості мають зразки матеріалу, деформованого при 6000С та після наступного відпалу при 650 0С протягом години.Изучено влияние интенсивной пластической деформации на механические свойства, структуру и текстуру высокочистого литого бериллия. Впервые проведено угловое прессование высокочистого литого бериллия при температурах 600 и 500 0С. Показано, что степень измельчения зерна при угловом прессовании в полосу достигает значительной величины. За один цикл деформации зерно измельчается с 3 мм до 10 мкм. Изучены температурные зависимости механических свойств материала выдавленных заготовок в исходном состоянии и после рекристаллизационного отжига при температуре 650 0С в течение одного часа. Установлено, что лучшие механические свойства имеют образцы материала, деформированного при 600 0С и после последующего отжига при 650 0С в течение часа

Production of high-purity zinc single crystals by vertical directed crystallization method

A seedless process has been developed to produce high-purity Zn single crystals by the method of vertical directed crystallization from a melt. The output of a single crystal structure is from 60 to 80%. Crystals with different growth directions were obtained: [1015] and [0002]. The deviation angles of the growth direction plane relative to the normal to the axis of the sample are 0.5…6°. Microhardness, crystalline perfection of single crystals and microstructure have been determined. The impurity composition of the start and end parts of single crystals produced from initial grades of zinc of various purities was studied. The developed process can be used to grow low-melting metals, such as Cd, Pb, Te, In, Bi, Sn, etc.Розроблено беззатравочний процес отримання високочистих монокристалів Zn методом вертикальної направленої кристалізації (ВНК) із розплаву. Вихід монокристалічної структури становить від 60 до 80%. Отримано кристали з різними напрямками зростання: [1015] і [0002]. Кути відхилення напрямку росту відносно осі стержнів складають 0,5…6°. Визначені мікротвердість, кристалічна досконалість монокристалів і мікроструктура. Досліджено домішковий склад початкової і кінцевої частин монокристалів, отриманих з вихідних марок цинку різної чистоти. Розроблений процес може бути використаний для вирощування легкоплавких металів, таких як Cd, Pb, Te, In, Bi, Sn і ін.Разработан беззатравочный процесс получения высокочистых монокристаллов Zn методом вертикальной направленной кристаллизации (ВНК) из расплава. Выход монокристаллической структуры составляет от 60 до 80%. Получены кристаллы с различными направлениями роста: [1015] и [0002]. Углы отклонения плоскости направления роста относительно нормали к оси образца составляют 0,5…6°. Определены микротвердость, кристаллическое совершенство монокристаллов и микроструктура. Исследован примесный состав начальной и конечной частей монокристаллов, полученных из исходных марок цинка различной чистоты. Разработанный процесс может быть использован для выращивания легкоплавких металлов, таких как Cd, Pb, Te, In, Bi, Sn и др

Alloys for molten-salt reactors

Results are reported from studies on the selection, development and manufacture of structural materials for a fuel-salt circulation loop of molten-salt reactors. Studies into the properties of materials obtained were performed. The analysis of the main physical properties has suggested the nickel-based alloy with the optimum composition. The basic initial components of the alloy were refined by physical methods. The influence of deformation and thermal treatment on structural and mechanical properties of melted alloys was investigated. The present results give grounds to advise the alloys under discussion as materials for the fuel loop of molten-salt reactors.Приведено результати досліджень по вибору, розробці та виготовленню конструкційних матеріалів для контуру циркуляції паливної солі рідинно-сольових реакторів і дослідження властивостей, отриманого матеріалу. Аналіз основних фізичних властивостей надав перевагу сплавам на основі нікелю. Вибрано оптимальний склад сплаву. Проведено рафінування фізичними методами основних вихідних компонентів сплаву. Вивчено вплив деформації та термомеханічної обробки на структурні та механічні властивості отриманих матеріалів. Отримані результати дозволяють рекомендувати ці сплави в якості матеріалів для паливного контуру рідинно-сольових реакторів.Приведены результаты исследований по выбору, разработке и изготовлению конструкционных материалов для контура циркуляции топливной соли жидко-солевых реакторов и исследованию свойств, полученного материала. Анализ основных физических свойств позволил выбрать сплав на основе никеля с оптимальным составом. Проведено рафинирование физическими методами основных исходных компонентов сплава. Изучено влияние деформации и термической обработки на структурные и механические свойства полученных материалов. Полученные результаты позволяют рекомендовать эти сплавы в качестве материалов для топливного контура жидко-солевых реакторов

The effects of electron irradiation and fluoride salt melt ZrF₄ – NaF on mechanical properties of Hastelloy N type alloys

NSC KIPT has cast Hastelloy N type alloys that are to be used in molten-salt reactors (MSR). A study was made on the collective effects of exposure to electron irradiation and melt of sodium and zirconium fluorides at the temperature 650°С for 700 hours on mechanical properties of those alloys.В ННЦ ХФТІ виплавлені сплави типу Хастелой Н, які призначені для роботи в рідинно-сольових реакторах. Досліджувалася сумісна дія опромінення електронами і розплаву фторидів натрію і цирконію при температурі 650°С протягом 700 г на механічні властивості зразків із сплавів типу Хастелой Н.В ННЦ ХФТИ выплавлены сплавы типа Хастеллой Н, которые предназначены для работы в жидкосолевых реакторах. Исследовалось совместное воздействие облучения электронами и расплава фторидов натрия и циркония при температуре 650°С в течение 700 ч на механические свойства образцов из сплавов типа Хастеллой Н

The corrosion resistance of heatproof nickel alloy in molten fluoride salts

Studies have been made into corrosion and mechanical properties of high-nickel alloys prepared at NSC KIPT on the basis of high-purity metal components. Corrosion tests of the Hastelloy-type alloy in fluoride melts at 650°C revealed formation of no films in the process of corrosion during 700 hours. The corrosion of the alloy under study in molten fluorides is characterized by a weak interaction of melt components with the alloy, by penetration of Zr and Na atoms into the alloy at a depth of 3 to 5 μm over 700 hours, by the absence of oxide films on the surface. The chromium content in the near-surface layer of the alloy decreases to a depth of 10 μm. Corrosion tests cause no essential changes in the mechanical properties of the alloy.Досліджувалися корозійні і механічні властивості зразків високонікелевих сплавів, які були виготовлені в ННЦ ХФТІ на основі високочистих металевих компонентів. В результаті корозійних випробувань сплаву типу Хастелой в розплаві фторидів при температурі 650°С не знайдено утворення яких-небудь плівок в процесі корозії протягом 700 г. Процес корозії цього сплаву в розплавах фторидів характеризується слабкою взаємодією компонентів суміші із сплавом, проникненням атомів Zr і Na в сплав на глибину до 3...5 мкм за час 700 г, відсутністю оксидних плівок на поверхні. Відбувається зменшення концентрації хрому в при поверхневому шарі сплаву на глибину до 10 мкм. Корозійні випробування не призводять до значної зміни механічних властивостей сплаву.Исследовались коррозионные и механические свойства образцов высоконикелевых сплавов, которые были изготовлены в ННЦ ХФТИ на основе высокочистых металлических компонентов. В результате коррозионных испытаний сплава типа Хастеллой в расплаве фторидов при температуре 650°С не обнаружено образования каких-либо плёнок в процессе коррозии в течение 700 ч. Процесс коррозии этого сплава в расплавах фторидов характеризуется слабым взаимодействием компонентов смеси со сплавом, проникновением атомов Zr и Na в сплав на глубину до 3…5 мкм за время 700 ч, отсутствием оксидных плёнок на поверхности. Происходит уменьшение концентрации хрома в приповерхностном слое сплава на глубину до 10 мкм. Коррозионные испытания не приводят к значительному изменению механических свойств сплава

Structural stability of Ti-N and Zr-N coatings at emission tests in mode of pulses

In this work, stability of titanium and zirconium nitride coatings deposited on steel and molybdenum was studied. The phase composition of nitride coatings was studied by X-ray method before and after emission testing in the nanosecond range of pulses. It was noted that before the testing, the titanium nitride coating was a successive alternation of α-Ti, Ti₂N, and TiN layers. After the testing, titanium was transformed into the β-phase (bcc), nitrogen was partially evaporated, and a new phase, presumably Ti₃N, with a tetragonal lattice was formed in a significant content. The Zr-N coating, obtained in the form of zirconium mono-nitride, showed structural stability during testing.Досліджено стійкість нітридних титанових та цирконієвих покриттів, осаджених на сталь і молібден. Рентгенівським методом досліджено фазовий склад нітридних покриттів до та після емісійних випробувань у наносекундному імпульсному діапазоні. Зазначено, що до випробувань покриття з нітриду титану є послідовним чергуванням шарів α-Ti, Ti₂N і TiN. Після випробувань титан перетворився на β-фазу (ОЦК), азот частково випарувався, і в значному вмісті сформувалася нова фаза з тетрагональною решіткою – імовірно Ti₃N. Покриття Zr-N отримано у вигляді мононітриду цирконію, який у процесі випробувань виявив структурну стійкість

Еffects of cross rolling and stress relaxation on texture of Zr-2.5%Nb plates

An effect of cold rolling on texture and the Kearns’ texture parameter (TP) of Zr-2.5%Nb alloy plates, made by straightening the rings of the Ø15.0×1.5 mm tube, has been investigated by the X-ray method of inverse pole figures (IPFs). The rolling was carried out in a direction perpendicular to the direction of longitudinal rolling of the original tube, and did with deformations from 7 to 55% with intervals of ~ 15...40 min between the passages. IPFs and a plot of TP changes with the deformation degrees on the plate’s surfaces are built. Strong oscillations of the graph are noted. By investigation of the samples etched with 30 μm, as well as original samples, selectively processed without delays, it has been established that this is due to the surface stresses relaxation in the intervals between rolling acts. For the continuous rolling process and the conditions of uniformity of the initial texture of the alloy, the graph of TP changes has been determined. The staged nature of the TP dependence on deformation is revealed – existence of an initial stage of almost linear growth and the subsequent stage of insignificant changes.Методом зворотних полюсних фігур (ЗПФ) проведені рентгенівські дослідження впливу холодної прокатки на текстуру і текстурний параметр Кернса (ТП) пластинів, виготовлених з кілець труби Ø15.0×1.5 мм сплаву Zr-2,5%Nb, випрямлених до плоскої форми. Прокатка здійснювалася в напрямку, перпендикулярному напрямку подовжньої прокатки початкової труби, з деформацією від 7 до 55% і інтервалами ~ 15…40 хв, між проходами. Побудовані ЗПФ і графік залежності ТП від деформації на поверхнях пластин. Відмічені різкі осциляції графіку. Дослідженням зразків, протравлених на 30 мкм, а також початкових зразків, вибірково виготовлених без затримок в процесі прокатки, установлено, що це пов'язано з поверхневою релаксацією напруги впродовж 15…40 хв. Визначений графік змін ТП для умов однорідності початкової текстури сплаву і безперервності процесу прокатки. Виявлений стадійний характер залежності ТП від деформації – наявність початкової стадії практично лінійного зростання і подальшої стадії незначних змін.Методом обратных полюсных фигур (ОПФ) проведены рентгеновские исследования влияния холодной прокатки на текстуру и текстурный параметр Кернса (ТП) пластин, изготовленных из колец трубы Ø15.0×1.5 мм сплава Zr-2.5%Nb, выпрямленных до плоской формы. Прокатка осуществлялась в направлении, перпендикулярном направлению продольной прокатки исходной трубы, с деформацией от 7 до 55% и с интервалами ~15…40 мин между проходами. Построены ОПФ и график зависимости ТП от деформации на поверхностях пластин. Отмечены резкие осцилляции графика. Исследованием образцов, протравленных на 30 мкм, а также исходных образцов, выборочно изготовленных без задержек в процессе прокатки, установлено, что это связано с поверхностной релаксацией напряжений в течение 15…40 мин. Определен график изменений ТП для условий однородности исходной текстуры сплава и непрерывности процесса прокатки. Выявлен стадийный характер зависимости ТП от деформации – наличие начальной стадии практически линейного роста и последующей стадии незначительных изменений

Еffects of cross rolling and stress relaxation on texture of Zr-2.5%Nb plates

An effect of cold rolling on texture and the Kearns’ texture parameter (TP) of Zr-2.5%Nb alloy plates, made by straightening the rings of the Ø15.0×1.5 mm tube, has been investigated by the X-ray method of inverse pole figures (IPFs). The rolling was carried out in a direction perpendicular to the direction of longitudinal rolling of the original tube, and did with deformations from 7 to 55% with intervals of ~ 15...40 min between the passages. IPFs and a plot of TP changes with the deformation degrees on the plate’s surfaces are built. Strong oscillations of the graph are noted. By investigation of the samples etched with 30 μm, as well as original samples, selectively processed without delays, it has been established that this is due to the surface stresses relaxation in the intervals between rolling acts. For the continuous rolling process and the conditions of uniformity of the initial texture of the alloy, the graph of TP changes has been determined. The staged nature of the TP dependence on deformation is revealed – existence of an initial stage of almost linear growth and the subsequent stage of insignificant changes.Методом зворотних полюсних фігур (ЗПФ) проведені рентгенівські дослідження впливу холодної прокатки на текстуру і текстурний параметр Кернса (ТП) пластинів, виготовлених з кілець труби Ø15.0×1.5 мм сплаву Zr-2,5%Nb, випрямлених до плоскої форми. Прокатка здійснювалася в напрямку, перпендикулярному напрямку подовжньої прокатки початкової труби, з деформацією від 7 до 55% і інтервалами ~ 15…40 хв, між проходами. Побудовані ЗПФ і графік залежності ТП від деформації на поверхнях пластин. Відмічені різкі осциляції графіку. Дослідженням зразків, протравлених на 30 мкм, а також початкових зразків, вибірково виготовлених без затримок в процесі прокатки, установлено, що це пов'язано з поверхневою релаксацією напруги впродовж 15…40 хв. Визначений графік змін ТП для умов однорідності початкової текстури сплаву і безперервності процесу прокатки. Виявлений стадійний характер залежності ТП від деформації – наявність початкової стадії практично лінійного зростання і подальшої стадії незначних змін.Методом обратных полюсных фигур (ОПФ) проведены рентгеновские исследования влияния холодной прокатки на текстуру и текстурный параметр Кернса (ТП) пластин, изготовленных из колец трубы Ø15.0×1.5 мм сплава Zr-2.5%Nb, выпрямленных до плоской формы. Прокатка осуществлялась в направлении, перпендикулярном направлению продольной прокатки исходной трубы, с деформацией от 7 до 55% и с интервалами ~15…40 мин между проходами. Построены ОПФ и график зависимости ТП от деформации на поверхностях пластин. Отмечены резкие осцилляции графика. Исследованием образцов, протравленных на 30 мкм, а также исходных образцов, выборочно изготовленных без задержек в процессе прокатки, установлено, что это связано с поверхностной релаксацией напряжений в течение 15…40 мин. Определен график изменений ТП для условий однородности исходной текстуры сплава и непрерывности процесса прокатки. Выявлен стадийный характер зависимости ТП от деформации – наличие начальной стадии практически линейного роста и последующей стадии незначительных изменений