Скороход Р. В. Радіаційно-індукована сегрегація в концентрованих металевих сплавах Fe-Cr та Fe-Cr-Ni

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U002687

Здобувач

Спеціальність

  • 104 - Фізика та астрономія

25-09-2024

Спеціалізована вчена рада

ДФ2_6684

Інститут прикладної фізики Національної академії наук України

Анотація

Дисертацію присвячено послідовному моделюванню радіаційно-індукованої сегрегації в концентрованих сплавах Fe-Cr та Fe-Cr-Ni на основі системи нелінійних диференціальних рівнянь в частинних похідних, числовим розрахункам і порівняльному аналізу визначальних кількісних характеристик радіаційно-індукованої сегрегації за різних умов опромінення та теоретичному дослідженню пізньої стадії рівноважної сегрегації домішки на міжзеренній межі по механізму визрівання Оствальда. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаних джерел та додатку. Обсяг дисертації складає 161 сторінку машинописного тексту, обсяг основної частини становить 115 сторінок та містить 75 рисунків. Список використаних джерел складається із 199 найменувань. Результати дисертації роботи опубліковані у 3 наукових працях, що індексується наукометричними базами Scopus та/або Web of Science. Об'єктом дослідження є явище радіаційно-індукованої сегрегації в концентрованих металевих сплавах та явище рівноважної сегрегації домішки на міжзеренній межі. Метою дисертаційної роботи є послідовне чисельне дослідження явища радіаційно-індукованої сегрегації в концентрованих металевих сплавах Fe-Cr і Fe-Cr-Ni за різних умов опромінення та теоретичний аналіз пізньої стадії рівноважної сегрегації домішки на міжзеренній межі по механізму визрівання Оствальда. При виконанні дисертаційної роботи використовувалися методи математичної фізики та числового моделювання. Зокрема, при перетворенні системи рівнянь радіаційно-індукованої сегрегації для її подальшого числового аналізу використовувалися процедури обезрозмірювання, масштабування та метод скінченних різниць. При дослідженні визрівання Оствальда сферичних виділень нової фази використано асимптотичний аналіз Ліфшиця-Сльозова. В роботі розраховано визначальні кількісні характеристики радіаційно-індукованої сегрегації для сплавів Fe-9Cr та Fe-20Cr-8Ni за різних значень швидкостей продукування точкових дефектів, набраних доз опромінення і температур та проведено аналіз залежностей визначальних кількісних характеристик від названих умов опромінення. Продемонстровано, що в при різних швидкостях продукування точкових дефектів, набраних дозах опромінення та температурах дислокаційна підсистема подавляє ефекти радіаційно-індукованої сегрегації. Продемонстровано як впливає вибір граничних умов на поверхні зразка на результати моделювання радіаційно-індукованої сегрегації. Вперше методами комп’ютерного моделювання показано, що вплив збільшення швидкості продукування точкових дефектів на ефекти радіаційно-індукованої сегрегації можна з достатньо високою точністю компенсувати відносно невеликим підвищенням температури. Вперше теоретично розглянуто кінетику сферичних виділень нової фази на міжзеренній межі, ріст яких лімітується поверхневою кінетикою, з урахуванням дифузійних потоків атомів домішки з глибини зерна до міжзеренної межі на стадії визрівання Оствальда. Отримані в дисертації результати можуть бути використані при моделюванні й прогнозуванні змін локального складу концентрованих сплавів Fe-Cr та Fe-Cr-Ni за умов опромінення, а також слугувати основою для дослідження радіаційно-індукованої сегрегації в сплавах з більшим числом компонент. Крім того одержані результати можуть бути використані при дослідженні кінетики росту сферичних виділень нової фази, які розташовані на міжзеренній межі. Результати дисертаційної роботи можуть бути використані в ІПФ НАН України, ННЦ ХФТІ НАН України, ІЯД НАН України, ІЕРТ НАН України, НАЕК «Енергоатом» та в інших наукових центрах.

Публікації

Skorokhod, R.V., Buhay, O.M., Bilyk, V.M., Denysenko, V.L., Koropov, O.V., Modeling radiation-induced segregation in binary alloys. East European Journal of Physics, 2018, 5(1), pp. 61-69.

Koropov, O., Skorokhod, R., Surface-kinetics-limited ostwald ripening of spherical precipitates at grain boundaries. East European Journal of Physics, 2019, (1), pp. 75–85.

Skorokhod, R.V., Koropov, O.V., Modelling of Radiation-Induced Segregation in Fe–9 at.% Cr Alloy with Alloy Dislocation Subsystem Considered. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 2022, 44(6), pp. 691–711.

Р.В. Скороход, «Моделювання радіаційно-індукованої сегрегації в тонких плівках Fe-Cr», у ІV Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених «Сучасні проблеми експериментальної, теоретичної фізики та методики навчання фізики», Суми, 24-25 квітня 2018 р. Суми, 2018, с. 53-54.

Р.В. Скороход, В.Л. Денисенко та О.В. Коропов, «Моделювання радіаційно-індукованої сегрегації в тонких плівках Fe-Cr-Ni», у XІV Міжнародній науково-технічній конференції молодих вчених та фахівців «Проблеми сучасної ядерної енергетики», Харків, 14-16 листопада 2018 р. Харків, 2018 с. 46-47.

Р.В. Скороход, О.В. Коропов, В.Л. Денисенко та В.Ю. Сторіжко, «Моделювання радіаційно-індукованої сегрегації в сплавах Fe-Cr-Ni під дією іонного опромінення», у XVII Конференції з фізики високих енергій та ядерної фізики, Харків, 26-29 березня 2019 р. Харків, 2019, с.78.

Р.В. Скороход, «Моделювання радіаційно-індукованої сегрегації в потрійних концентрованих металевих сплавах», у V Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених «Сучасні проблеми експериментальної, теоретичної фізики та методики навчання фізики», Суми, 22-24 квітня 2019 р. Суми, 2019, с. 70-71.

Р.В. Скороход та О.В. Коропов, «Математична модель радіаційно-індукованої сегрегації в концентрованих металевих сплавах Fe-Cr-Ni», у VІІI Міжнародній науково-практичній конференції «Математика в сучасному технічному університеті», Київ, 27–28 грудня 2019 р. Вінниця: Видавець ФОП Кушнір Ю. В., 2020, с. 153-160.

Р.В. Скороход та О.В. Коропов, «Розрахунки визначальних кількісних характеристик радіаційно-індукованої сегрегації в концентрованих металевих сплавах Fe-Cr-Ni», у VІ Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених «Сучасні проблеми експериментальної, теоретичної фізики та методики навчання фізики», Суми, 13-15 квітня 2020 р. Суми, 2020, с. 45-48.

О.В. Коропов та Р.В. Скороход, «Диференціальні рівняння радіаційно-індукованої сегрегації в N-компонентних концентрованих металевих стопах», у IХ Міжнародній науково-практичній конференції «Математика в сучасному технічному університеті», Київ, 28–29 грудня 2020 р. Вінниця: Видавець ФОП Кушнір Ю. В., 2021, с. 80-89.

Р.В. Скороход та О.В. Коропов, «Моделювання впливу дислокаційної підсистеми на ефекти радіаційно-індукованої сегрегації в трикомпонентному сплаві Fe-20%Cr-8%Ni», у VII Всеукраїнській науково-практичній конференції з міжнародною участю «Сучасні проблеми експериментальної, теоретичної фізики та методики навчання фізики», Суми, 12-14 квітня 2021 р. Суми, 2021, с. 76-77.

R. Skorokhod and О. Koropov, “The governing quantitative characteristics of radiation-induced segregation in Fe-Cr-Ni alloy”, in XII Conference of Young Scientists “Problems of Theoretical Physics”, Kyiv, December 21 – 22, 2021. Kyiv, 2021, p. 9-10.

Р.В. Скороход та О.В. Коропов, «Вплив енергій міграцій вакансій компонентів сплаву на ефекти радіаційно-індукованої сегрегації в аустенітних сплавах Fe-Cr-Ni», у VIII Всеукраїнській науково-практичній конференції з міжнародною участю «Сучасні проблеми експериментальної, теоретичної фізики та методики навчання фізики», Суми, 24-26 жовтня 2022 р. Суми, 2022, с. 71-73.

Р.В. Скороход та О.В. Коропов, «Дослідження впливу швидкості продукування точкових дефектів та температури на радіаційно-індуковану сегрегацію в сплавах Fe-Cr-Ni методом комп’ютерного моделювання», у IХ Всеукраїнській науково-практичній конференції з міжнародною участю «Сучасні проблеми експериментальної, теоретичної фізики та методики навчання фізики», Суми, 10-12 квітня 2023 р. Суми, 2023, с. 78-80.

Р.В. Скороход та О.В. Коропов, «Розрахунки визначальних кiлькiсних характеристик радiацiйно-iндукованої сегрегацiї в сплавах Fe-20Cr-8Ni за рiзних умов опромiнення» у XXIII Всеукраїнській школі-семінарі молодих вчених зі статистичної фізики та теорії конденсованої речовини, Львів, 26-27 жовтня 2023 р. Львів, 2023, с. 28.

R. Skorokhod and О. Koropov, “The Mutual Influence of Production Rate of Point Defects and Temperature on the Effects of Radiation-Induced Segregation in the Fe-20Cr-8Ni Alloy” in XIV Conference of Young Scientists ”Problems of Theoretical Physics”, Kyiv, January 16 – 17, 2024. Kyiv, 2024, p. 12.

О.В. Коропов та Р.В. Скороход, «Пізня стадія сегрегації домішки на міжзеренній межі у випадку утворення сферичних виділень нової фази, ріст яких лімітується поверхневою кінетикою», у Х Всеукраїнській науково-практичній конференції з міжнародною участю «Сучасні проблеми експериментальної, теоретичної фізики та методики навчання фізики», Суми, 15-17 квітня 2024 р. Суми, 2024, с. 85-86.

Файли

Схожі дисертації