Effect of iron on evolution of the structure of alloy Zr-1%Nb under ion irradiation

This paper presents experimental data of the study of the influence of Fe alloying on the changes of the structure of the Zr-1%Nb alloy and evolution of the structure of this alloy under ion irradiation. It is shown that small additions of Fe to the Zr-1%Nb alloy lead to the change its structure due to the formation of Laves phase precipitates. Influence of ions Ar²⁺ irradiation on parameters of dislocation loops in alloy Zr1%Nb with Fe content 0.012…0.192 wt.% is studied by methods of transmission electron microscopy. Irradiations was carried out by Ar²⁺ ions (accelerator ESU-2) with energy 1.4 MeV, at temperature T = 390 °C. Dependence of density and size of dislocations on Fe content and on irradiation dose are obtained.Представленo експериментальні дані дослідження впливу легування залізом на зміни структури та еволюції структури сплаву Zr-1%Nb під час іонного опромінення. Показано, що невеликі додавання Fe до сплаву Zr-1%Nb призводять до зміни його структури за рахунок утворення виділень фази Лавеса. Методами просвічуючої електронної мікроскопії досліджено вплив опромінення іонами Ar²⁺ на параметри дислокаційних петель у сплаві Zr-1%Nb з вмістом заліза 0,012…0,192 мас.%. Опромінення проводили іонами Ar²⁺ (прискорювач ЕСУ-2) з енергією 1,4 МеВ при температурі T = 390 °C. Отримано залежності щільності й розміру дислокацій від вмісту заліза і дози опромінення

Research by direct methods of the base metal of main circulation pipeline of the power unit 3 of the south ukraine NPP after 200 thousand hours of operation

The base metal (BM) of the main circulation pipeline (MCP) of the unit 3 of the South Ukraine NPP, which has been in operation for 200 thousand hours, was investigated by direct methods. It is shown that the mechanical properties and structure of BM of the MCP after 200 thousand hours of operation satisfy the requirements of regulatory documentation for metal. A comparison of the test results of the BM in the initial state and after 100 and 200 thousand hours of operation was carried out. It is shown that in the process of operation there is a decrease in the rate of changes in the mechanical properties of BM, in particular, during the last 100 thousand hours of operation in comparison with the previous ones.Досліджено прямими методами основний метал (ОМ) головного циркуляційного трубопроводу (ГЦТ) третього блоку ЮУ АЕС, що знаходиться в експлуатації 200 тис. годин. Показано, що механічні властивості і структура ОМ ГЦТ після 200 тис. годин експлуатації задовольняють вимогам нормативної документації до металу. Проведено порівняння результатів випробування ОМ у вихідному стані та після 100 і 200 тис. годин експлуатації. Показано, що в процесі експлуатації спостерігається зменшення темпу змін механічних властивостей ОМ, зокрема, за останні 100 тис. годин експлуатації ГЦТ у порівнянні з попередніми

Morphology and sputtering of tungsten nitrides coatings exposed to deuterium plasma

Processes of sputtering, surface modification and change in the stoichiometric composition of W and WN coatings deposited on stainless steel by cathodic arc evaporation were studied under the influence of low-energy (500 eV/D) deuterium plasma with fluence of (1…4.5)·10²⁴ D₂⁺/m² at room temperature. The composition of the WN coating changes under the influence of deuterium plasma, its enrichment with tungsten up to 100% is observed. Results of erosion studies indicated that the sputtering yields for coatings WN and W are ∼2.4·10⁻² at./ion and to be systematically higher than the published data which were measured for bulk materials.Досліджено вплив низькоенергетичної (500 еВ/D) дейтерієвої плазми з флюенсом (1…4,5)·10²⁴ D₂⁺/m² за кімнатної температури на процеси розпилення, модифікацію поверхні та зміну стехіометричного складу покриттів W і WN, осаджених на нержавіючу сталь катодним дуговим випаровуванням. Опромінення дейтерієвою плазмою змінює склад покриття WN, спостерігається його збагачення вольфрамом до 100%. Результати досліджень ерозії показали, що коефіцієнти розпилення для покриттів WN і W становлять ∼2.4·10⁻² ат./іон і систематично перевищують опубліковані дані для об’ємних матеріалів

The Effect of Gas Phase Composition on the Structural Characteristics and Resistivity of Nitrogen-doped Nanostructured Diamond Coatings

The experimental results of the effect of the gas phase composition on nitrogen-doped nanostructured diamond coatings synthesized in the glow discharge plasma on their structure and resistance have been presented. It was shown that changes in the electrical conductivity of the nitrogen doped nanostructured diamond coatings are primarily related to changes in the electrical conductivity of the grain boundaries and did not to changes in the grain size of the diamond phase. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3518

Comparison of blistering of W bulk and coatings under H₂, D₂ and He plasma irradiation

The surface topography of W bulk prepared by powder sintering (20 μm thickness) and W coatings deposited by cathodic arc evaporation and by argon ion sputtering was studied under the influence of low-energy hydrogen (deuterium) and helium plasma at room temperature. The surface modifications induced by the plasma irradiation were studied by scanning electron microscopy. It was observed formation of blisters and sputtering. After helium and deuterium plasma irradiation, numerous blisters were observed on the surface of W foils samples and coatings deposited by argon ion sputtering. The surface of W coatings deposited by cathodic arc evaporation was undergone only sputtering process under the same irradiation conditions.Вивчено зміну топографії поверхні масивного вольфраму, отриманого методом порошкового спікання (товщиною 20 мкм), і W-покриттів осадженими вакуумно-дуговим методом та іонним розпиленням під впливом низькоенергетичної водневої (дейтерієвої) і гелієвої плазми при кімнатній температурі. Поверхневі модифікації, індуковані плазмовим опроміненням, вивчалися за допомогою сканувальної електронної мікроскопії. Після опромінення гелієвою і дейтерієвою плазмою на поверхні зразків фольги W і покриттів, нанесених іонним розпиленням, спостерігалися численні блістери. Поверхня W-покриттів, осаджених вакуумно-дуговим способом, піддавалася тільки розпорошенню при тих же умовах опромінення.Изучены изменения топографии поверхности массивного вольфрама, полученного методом порошкового спекания (толщиной 20 мкм), и W-покрытий осажденными вакуумно-дуговым методом и ионным распылением под воздействием низкоэнергетической водородной (дейтериевой) и гелиевой плазмы при комнатной температуре. Поверхностные модификации, индуцированные плазменным облучением, изучались с помощью сканирующей электронной микроскопии. После облучения гелиевой и дейтериевой плазмой на поверхности образцов фольги W и покрытий, нанесенных ионным распылением, наблюдались многочисленные блистеры. Поверхность W-покрытий, осажденных вакуумно-дуговым способом, подвергалась только распылению при тех же условиях облучения

Synthesis of the Ti-Zr-Ni alloys by the "hydride cycle" method

A comprehensive study of the technical parameters and conditions for the synthesis of ternary alloys in the Ti-Zr-Ni system by the “hydride cycle” method was carried out. The influence on the synthesis process of such parameters as: temperature and annealing time, heating rate, cooling conditions, material composition, dispersion, hydrogen content in the hydrides used, the presence of impurities, mixing and pressing methods, and the degree of pressing of the starting components was determined. The alloys of the following compositions were synthesized and investigated: Ti₄₀.₅Zr₃₁.₉Ni₂₇.₆, Ti₄₁.₅Zr₄₁.₅Ni₁₇, Ti₄₀Zr₄₀Ni₂₀, Ti₄₄Zr₄₀Ni₁₆. The optimal technological parameters and conditions for the synthesis of ternary alloys are determined. It has been established that the key factors in the process of compound formation during hydride dissociation are the dispersion and homogeneity of the initial compacted components. It was found that the synthesis of ternary alloys in the Ti-Zr-Ni system occurs during a short-term exothermic reaction in the “thermal explosion” mode, which begins in the temperature region corresponding to the α↔β polymorphic transformation of zirconium and titanium.Проведено комплексне дослідження технічних параметрів та умов синтезу потрійних сплавів у системі Ti-Zr-Ni методом «гідридного циклу». Було визначено вплив на процес синтезу таких параметрів, як: температура і час відпалу; швидкість нагрівання; умови охолодження; склад матеріалу; дисперсність; вміст водню в гідридах, що використовуються; наявність домішок; способи змішування і пресування, а також ступінь пресування вихідних компонентів. Синтезовано та досліджено сплави наступних складів: Ti₄₀.₅Zr₃₁.₉Ni₂₇.₆, Ti₄₁.₅Zr₄₁.₅Ni₁₇, Ti₄₀Zr₄₀Ni₂₀, Ti₄₄Zr₄₀Ni₁₆. Визначено оптимальні технологічні параметри та умови синтезу потрійних сплавів. Встановлено, що ключовими факторами в процесі утворення сполук при дисоціації гідридів є дисперсність та однорідність вихідних спресованих компонентів. Встановлено, що синтез потрійних сплавів у системі Ti-Zr-Ni відбувається в ході короткочасної екзотермічної реакції в режимі «теплового вибуху», яка починається в області температур, що відповідає поліморфному перетворенню α↔β цирконію та титану.Проведены комплексные исследования технических параметров и условий синтеза тройных сплавов в системе Ti-Zr-Ni методом «гидридного цикла». Определено влияние на процесс синтеза таких параметров, как: температура и время отжига, скорость нагрева, условия охлаждения, состав материала, дисперсность, содержание водорода в используемых гидридах, наличие примесей, способы смешивания и прессования, а также степень прессования исходных компонентов. Синтезированы и исследованы сплавы следующих составов: Ti₄₀.₅Zr₃₁.₉Ni₂₇.₆, Ti₄₁.₅Zr₄₁.₅Ni₁₇, Ti₄₀Zr₄₀Ni₂₀, Ti₄₄Zr₄₀Ni₁₆. Определены оптимальные технологические параметры и условия синтеза тройных сплавов. Установлено, что ключевыми факторами в процессе образования соединений при диссоциации гидридов являются дисперсность и однородность исходных спрессованных компонентов. Установлено, что синтез тройных сплавов в системе Ti-Zr-Ni происходит в ходе кратковременной экзотермической реакции в режиме «теплового взрыва», которая начинается в области температур, соответствующей полиморфному превращению α↔β циркония и титана

Swelling of ferritic structural materials at high levels of damage doses and gas concentrations

Investigation results of the swelling behavior of three ferritic steels under conditions of simultaneous irradiation with 1.8 MeV Cr³⁺ ions and gases (helium or hydrogen) at peak swelling temperatures and doses to 50 and 200 dpa are presented. It is shown that the behavior of swelling depends on the concentration of helium or hydrogen. Determined that helium and hydrogen have different influence on the nucleation processes and growth of vacancy voids. Dual irradiation with hydrogen leads to a decrease in voids formed under irradiation. Helium has a stronger effect on voids nucleation, increasing their concentration by almost 10 times with a significant decrease of their size.Представлено результати дослідження поведінки розпухання трьох сталей феритного класу в умовах одночасного опромінення іонами Сr³⁺ з енергією 1,8 МеВ і газів (гелію або водню) при температурах максимального розпухання і дозах 50 і 200 зна. Показано, що поведінка радіаційного розпухання багато в чому залежить від концентрації гелію або водню. Встановлено, що гелій і водень по-різному впливають на процеси зародження і зростання вакансійних пор. Подвійне опромінення з воднем призводить до зменшення розміру пор, що утворюються при опроміненні. Гелій проявляє більш сильний вплив на зародження пор, збільшуючи їх концентрацію на порядок при значному зменшенні їх розміру.Представлены результаты исследования поведения распухания трех сталей ферритного класса в условиях одновременного облучения ионами Сr³⁺ с энергий 1,8 МэВ и газов (гелия или водорода) при температурах максимального распухания и дозах 50 и 200 сна. Показано, что поведение радиационного распухания во многом зависит от концентрации гелия или водорода. Установлено, что гелий и водород поразному влияют на процессы зарождения и роста вакансионных пор. Дуальное облучение с водородом приводит к уменьшению размера пор, образующихся при облучении. Гелий проявляет более сильное влияние на зарождение пор, увеличивая их концентрацию на порядок при значительном уменьшении их размера

Surface morphology and sputtering of FeCrAl coating on steel exposed to low-energy deuterium plasmas

Processes of sputtering and surface modification of FeCrAl coatings deposited on steel by vacuum arc was studied under the influence of low-energy (500 eV) deuterium plasma with fluence (4⋅10²⁴) D+/m² at room temperature. It was determined the composition of coatings by an energy dispersive X-ray spectrometer allowed to establish that the elements in the coatings are distributed more evenly when it coated in a nitrogen atmosphere. Results of erosion studies indicated that the sputtering yields for deuterium on coatings are 1.3…0.45 at./ion and at least two-three times less in comparison with initial alloys and published data for pure iron and chromium. For coatings deposited in a nitrogen atmosphere found that the obtained sputtering coefficients are almost an order of magnitude smaller in comparison with published data for pure iron and chromium and only 1.8 times higher compared to tungsten.Процеси напилення і модифікації поверхні покриттів FeCrAl, нанесених на сталь вакуумною дугою, вивчали під впливом низькоенергетичної (500 еВ) плазми дейтерію з флюенсом (4⋅10²⁴) D+/m² при кімнатній температурі. Було визначено склад покриттів за допомогою енергодисперсійного рентгенівського спектрометра: це дозволило встановити, що елементи в покритті розподіляються більш рівномірно при нанесенні покриття в атмосфері азоту. Результати ерозійних досліджень показали, що коефіцієнти розпилення дейтерію на покриттях становлять 1,3…0,45 ат./іон і, як мінімум, в два-три рази менші в порівнянні з вихідними сплавами і опублікованими даними для чистого заліза і хрому. Для покриттів, нанесених в атмосфері азоту, встановлено, що отримані коефіцієнти розпилення майже на порядок менші в порівнянні з опублікованими даними для чистого заліза і хрому та лише в 1,8 рази вищі в порівнянні з вольфрамом.Процессы напыления и модификации поверхности покрытий FeCrAl, нанесенных на сталь вакуумной дугой, изучали под воздействием низкоэнергетической (500 эВ) плазмы дейтерия с флюенсом (4⋅10²⁴) D+/m² при комнатной температуре. Был определен состав покрытий с помощью энергодисперсионного рентгеновского спектрометра: это позволило установить, что элементы в покрытии распределяются более равномерно при нанесении покрытия в атмосфере азота. Результаты эрозионных исследований показали, что коэффициенты распыления дейтерием покрытий составляют 1,3…0,45 ат./ион и, как минимум, в два-три раза меньше по сравнению с исходными сплавами и опубликованными данными для чистого железа и хрома. Для покрытий, нанесенных в атмосфере азота, установлено, что полученные коэффициенты распыления почти на порядок меньше по сравнению с опубликованными данными для чистого железа и хрома и лишь в 1,8 раза выше по сравнению с вольфрамом

Electrodeposition of chromoxide coatings from electrolytes modified with SiO₂·nH₂O

To increase the corrosion resistance of stainless steel from local types of corrosion, chromium oxide coatings obtained from electrolytes modified with SiO₂·nH₂O were applied to its surface. It has been established that the coatings obtained from the electrolyte with the addition of SiO₂·nH₂O are continuous, without cracks, and finely crystalline compared to the coating obtained from the base electrolyte. Elemental analysis did not show the presence of silicon in the composition of the coating obtained from the modified SiO₂·nH₂O electrolyte, however, it showed the presence of a larger amount of chromium compared to the coating obtained from the base electrolyte. On the polarization curves, there is a complication of the release of hydrogen at the cathode and oxygen at the anode, which indicates a decrease in the electrical conductivity of the obtained coatings. The results obtained make it possible to recommend the use of SiO₂·nH₂O additives to the electrolyte to obtain chromium oxide coatings on steel with enhanced corrosion protection properties.Для підвищення корозійної стійкості нержавіючої сталі від локальних видів корозії на її поверхню нанесли хромоксидні покриття, отримані з електролітів, що модифіковані SiO₂·nH₂O. Встановлено, що покриття з електроліту з додаванням SiO₂·nH₂O є суцільними, без тріщин, та дрібнокристалічними у порівнянні з отриманим покриттям з базового електроліту. Елементний аналіз не показав наявності силіцію у складі покриття, який отриманий з модифікованого SiO₂·nH₂O електроліту, проте показав наявність більшої кількості хрому в порівнянні з покриттям, отриманим з базового електроліту. На поляризаційних залежностях спостерігається ускладнення виділення водню на катоді, та кисню на аноді, що свідчить про зниження електропровідності отриманих покриттів. Дані результати дозволяють рекомендувати використання добавки SiO₂·nH₂O до електроліту для отримання на сталі хромоксидних покриттів з підвищеними захисними властивостями від корозії

Temperature dependence of surface topography and deuterium interaction with a pure α-Fe exposed to low-energy high-flux D plasma

Surface topography and deuterium interaction with a-Fe under glow discharge hydrogen (deuterium) ions bombardment with energy of ~1 keV at ion fluencies of (0.02…1)∙10²⁴ D/m² and various temperatures have been examined. The methods used were scanning electron microscopy, thermal desorption spectroscopy and the D(³He,p) ⁴He nuclear reaction. Formation of blisters was observed in the temperature range 230…340 K. Roundshaped cavities contained small nonmetallic particles FexOy (x=1…2, y=1…4) were founded on the irradiated surface of α-Fe. Temperature dependence of average blister diameter, the deuterium depth profile and temperature of deuterium retention were studiedИзучена топография поверхности и взаимодействие дейтерия с a-Fe под воздействием тлеющего разряда ионов водорода (дейтерия) с энергией ~ 1 кэВ при ионных флюенсах (0,02…1)∙10²⁴ D/м² и различных температурах. Использовались методы сканирующей электронной микроскопии, термодесорбционной спектроскопии и ядерных реакций D(³He,p) ⁴He. В интервале температур 230…340 К наблюдалось образование блистеров. На облучённой поверхности -Fe были обнаружены полости округлой формы, содержащие небольшие неметаллические частицы FexOy (х=1…2, у=1…4). Обсуждаются: температурная зависимость среднего диаметра блистеров, распределение дейтерия по глубине образца и особенности удержания дейтерия.Вивчено топографію поверхні і взаємодію дейтерію з a-Fe під впливом тліючого розряду іонів водню (дейтерію) з енергією ~ 1 кеВ при іонних флюенсах (0,02…1)∙10²⁴ D/м² і різних температурах. Використовувалися методи скануючої електронної мікроскопії, термодесорбційної спектроскопії і ядерних реакцій D(³He,p) ⁴He. В інтервалі температур 230…340 К спостерігалось утворення блістерів. На опроміненій поверхні -Fe були виявлені порожнини округлої форми, що містять невеликі неметалічні частки FexOy (х=1…2, у=1…4). Обговорюються: температурна залежність середнього діаметра блістерів, розподіл дейтерію по глибині зразка і особливості утримання дейтерію