Vislielākais burtu izmērs
Lielāks burtu izmērs
Burtu standarta izmērs
Itrija-oksīda nogulsnējumu stiprināto tēraudu teorētiskā modelēšana
Pēdējās izmaiņas veiktas:
05.12.2016

Aleksejs Gopejenko (LU CFI)

Tēraudu materiāli ar samazinātu aktivācijas spēju, kuri pastiprināti ar Y2O3 nogulsnējumiem, ir struktūras materiālu kandidāti nākotnes kodolsintēzes reaktoriem. Oksīdu lielums un telpiskais sadalījums būtiski ietekmē oksīdu stiprināto (ODS) tēraudu mehāniskās īpašības un radiācijas noturību. ODS daļiņu veidošanās principi vēl pilnībā nav izprasti. Neskatoties uz itrija ļoti lielo stabilitāti, vismaz daļa no Y un O atomiem pēc mehāniskās sakausēšanas var atrasties cietā šķīdumā tērauda matricā. Šinī gadījumā oksīdu daļiņu veidošanās notiek ultradispersās pārmalšanas stadijā Y-O nogulsnēšanās rezultātā. Oksīdu daļiņu augšanas kinētiku nosaka Y un O sastāvdaļu difūzija, kā arī to kompleksu mobilitāte un stabilitāte. Turklāt 3D atomu tomogrāfija un TEM mikroskopijas novērojumi demonstrē, ka Ti pievienošana būtiski ietekmē Y2O3 nogulsnēšanās kinētiku.

Vienkāršots ODS veidošanās modelis ietver piemaisījumu atomus (Y, Ti un O), kuri izšķīdināti tērauda matricā pulvera sacietēšanas temperatūrā (~1100°C) un kuri atrodas fcc γ-Fe režģī, t.i., ODS veidošanās var notikt jau γ-Fe fāzē ar Y2O3 nanodaļiņu veidošanos fcc matricā. ODS stabilitāti zemo temperatūru bcc α-Fe matricā vēl ir jāpārbauda. Liela mēroga DFT aprēķinus ideālam un defektīvam dzelzs režģim abās fāzēs, kā arī dažādās iespējamās itrija, skābekļa un titāna klasteru konfigurācijās jāveic, galvenokārt, izmantojot plakano viļņu VASP programmu ar pilno ģeometrijas optimizāciju un dažādu aprēķinu parametru variēšanu. Šis būs pirmais solis daudzu mērogu modelēšanas pieejā, kura vērsta uz dažādu piemaisījumu elementu lomas izpēti nogulsnēšanās kinētikā. VASP aprēķinu rezultāti tiks izmantoti skābekļa daļiņu veidošanās kinētiskai Monte Karlo modelēšanai. Itrija, oksīda un titāna nogulsnēšanās kinētiskā datoru modelēšana nepieciešama, lai izprastu pamata atoma izmēru mehānismus un lai uzlabotu un optimizētu ODS tēraudu ražošanas tehnoloģiju.