Физические основы и разработка новых методов модификации структурно-фазовых состояний для повышения эксплуатационных свойств малоактивируемых ванадиевых сплавов, ферритно-мартенситных и аустенитных сталей как конструкционных материалов ядерных реакторов новых поколений

Объект исследования – малоактивируемые сплавы ванадия, аустенитные и ферритно-мартенситные стали. Цель работы – изучение влияния структурно-фазового состояния ванадиевых сплавов и сталей ферритно-мартенситного и аустенитного класса, а также условий деформационного воздействия на закономерности и особенности разрушения. Методология НИР – комплексное исследование микроструктуры, механических свойств и особенностей разрушения с использованием методов растровой электронной микроскопии, знакопеременного изгиба, активного растяжения и ударного воздействия при низких температурах. Установлено, что характер разрушения ванадиевых сплавов определяется как особенностями структурно-фазового состояния, так и спецификой деформационного нагружения. Ликвационные неоднородности или грубодисперсные выделения частиц вторых фаз в совокупности со схемами нагружения существенно меняют характер разрушения. Температурный интервал хрупко-вязкого перехода цирконий-содержащих ванадиевых сплавов зависит от структурно-фазового состояния и способа нагружения. При ударном воздействии хрупко-вязкий переход сплавов V–Cr–W–Zr и V–Cr–Ta–Zr происходит в интервалах 223 – 173 К и 173 – 83 К, соответственно. При растяжении оба сплава остаются пластичными во всем анализируемом интервале низких температур. Разрушение образцов ферритно-мартенситной стали ЭК-181 и аустенитной стали ЭК-164 после всех исследованных режимов термомеханических обработок, включая 3000-часовую выдержку при 600 °С в жидком свинце, в условиях растяжения происходит преимущественно по вязкому ямочному транскристаллитному механизму при температурах 20 °С и в интервале 680 – 720 °С. Незначительное снижение ударной вязкости и повышение температуры вязко-хрупкого перехода ферритно-мартенситной стали ЭП-823 после высокотемпературной термомеханической обработки относительно традиционной обработки, обусловлено геометрией ударных испытаний, при которой направление удара параллельно плоскостям слоистой структуры. Результаты работы могут быть использованы для создания новых технологий повышения жаропрочности разрабатываемых сталей и сплавов, предназначенных для работы в энергетических установках новых поколений.