Многомасштабная модель ползучести в сталях с учетом микроструктуры

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Разработана многомасштабная модель для описания влияния микроструктуры и содержания легирующих элементов на скорость радиационной ползучести в сталях ЭП823 и ЭК164. Предложена схема моделирования движения дислокаций и взаимодействия дислокаций с точечными дефектами в рамках метода молекулярной динамики, в реальных сплавах, содержащих петли, поры и преципитаты с характерными размерами и составом, определенными в эксперименте. При этом в качестве матрицы использовать неупорядоченные твердые растворы с содержанием Fe, Cr и Ni, соответствующим спецификациям сталей ЭП 823 и ЭК 164. Методом дискретной динамики дислокаций рассчитана эволюция локальной плотности дислокаций в зерне с учетом переползания и скольжения дислокаций. Показано, как происходит изменение локальной плотности дислокаций с образованием микроструктуры. Рассчитано распределение локальных напряжений в решетке с учетом микроструктуры. Рассчитаны значения скорости ползучести в сплавах FeCr и FeCrNi с учетом наличия микроструктуры. Полученные в результате моделирования скорости ползучести отличаются от экспериментальных значений на 20–50%. Выявлены факторы, ограничивающие точность модели, и предложен алгоритм моделирования для повышения точности предсказания скорости ползучести.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. Ю. Хромов

НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: khromov_ky@nrcki.ru
Россия, пл. акад. Курчатова, 1, Москва, 123098

В. А. Рябов

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: khromov_ky@nrcki.ru
Россия, пл. акад. Курчатова, 1, Москва, 123098

А. В. Козлов

АО Институт реакторных материалов

Email: khromov_ky@nrcki.ru
Россия, г. Заречный, Свердловская область, 624250

В. Л. Панченко

АО Институт реакторных материалов

Email: khromov_ky@nrcki.ru
Россия, г. Заречный, Свердловская область, 624250

Список литературы

  1. Plimpton S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics // J. Comp. Phys. 1995. V. 117. P. 1–19. http://lammps.sandia.gov
  2. Schuler T., Nastar M., Soisson F. Towards the modeling of the interplay between radiation induced segregation and sink microstructure // J. Appl. Phys. 2022. V. 132. Iss. 8. P. 080903. https:// doi.org/10.1063/5.0100298
  3. Mansouri E., Olsson P. Modeling of irradiation-induced microstructure evolution in Fe: Impact of Frenkel pair distribution // Comp. Mater. Sci. 2024. V. 236. P. 112852.
  4. Castin N., Messina L., Domain C., Pasianot R.C., Olsson P. Improved atomistic Monte Carlo models based on ab-initio-trained neural networks: Application to FeCu and FeCr alloys // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. P. 214117.
  5. Khromov K. Yu., Kovalishin A.A., Ryabov V.A., Tsvetkov T.V., Velikhov V.E. A topologically correct method of dislocations construction for atomistic modeling // Comp. Mater. Sci. 2019. V. 156. P. 301–309. WOS:000449375500038, https:// doi.org/10.1016/j.commatsci.2018.09.048 https:// www.ctcms.nist.gov/potentials/.
  6. Bonny G., Pasianot R.C., Terentyev D., Malerba L. Iron chromium potential to model high-chromium ferritic alloys // Philosop. Magazine. 2011. V. 91(12). P. 1724–1746. https:// doi.org/10.1080/ 14786435.2010.545780
  7. Béland L.K., Tamm A., Mu S., Samolyuk G.D., Osetsky Y.N., Aabloo A., Klintenberg M., Caro A., Stoller R.E. Accurate classical short-range forces for the study of collision cascades in Fe–Ni–Cr // Computer Physics Communications. 2017. V. 219. P. 11–19. https:// doi.org/10.1016/j.cpc.2017.05.001
  8. Osetsky Y.N., Bacon D.J., Mohles V. Atomic modelling of strengthening mechanisms due to voids and copper precipitates in α-iron // Philosop. Magazine. 2003. V. 83(31–34). P. 3623–3641.
  9. Bacon D.J., Kocks U.F., Scattergood R.O. The effect of dislocation self-interaction on the Orowan stress // Phil. Mag. 1973. V. 28 (6). P. 1241–1263. https:// umet.univ-lille.fr/Projets/RheoMan.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Поле деформаций вокруг ядер дислокаций в чистом Fe (а) и в сплаве Fe–12%Cr (б).

Скачать (310KB)
3. Рис. 2. Модель серого стока.

Скачать (79KB)
4. Рис. 3. Накопленная деформация как функция времени для механизмов скольжения и переползания скольжением.

Скачать (78KB)
5. Рис. 4. Распределение дислокаций до облучения (а) и после облучения (б) в ячейке моделирования ДДД. Крестиками показано положение дислокаций.

Скачать (145KB)
6. Рис. 5. Распределение напряжений до облучения (а) и после облучения (б) в ячейке моделирования ДДД, соответствующих распределению дислокаций, показанному на рис. 4.

Скачать (455KB)