ОТЧЕТ О НАУЧНО–ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ по теме: КОМПЬЮТЕРНЫЙ ДИЗАЙН НОВЫХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (заключительный)

В рамках заключительного этапа проекта был выполнен следующий ряд работ. С использованием методов PAW-SQS и EMTO-CPA проведено исследование влияния многокомпонентного легирования на термодинамическую стабильность, магнитные и упругие свойства ферромагнитных Fe-xCr2.3(4.7)Si-X(X=Al, Mo, Ni, P, W) твердых растворов в ОЦК структуре. Показано, что максимальный эффект сплавления достигается для систем с концентрацией хрома более 5 ат.%, когда бинарные Fe-Cr сплавы имеют уже положительные, а сплавы Fe-Cr-Si-X еще отрицательные значения энтальпии смешения. Исследованы энтальпия растворения углерода и азота, магнитные состояния и механические свойства ОЦК-сплавов Fe-Cr-C и Fe-Cr-N. Установлено, что примесному атому выгодно занимать октапоры с двумя атомами хрома в первой координационной сфере. Первопринципное моделирование точечных дефектов в эквиатомном ОЦК сплаве W-Ta-V-Nb показало, что вакансии, образованные на месте атома ванадия, имеют наименьшую энергию образования, а на месте атома вольфрама — наибольшую. Дано определение модулей упругости четвертого порядка поликристаллов при произвольных давлении и температуре через разложение свободной энергии Гиббса по инвариантам тензора деформаций Лагранжа. Получены выражения для коэффициентов Ламе четвертого порядка с использованием упругих постоянных монокристаллических зерен. Проведена оценка влияния легирования на механические и термодинамические свойства неупорядоченных ОЦК W-(0-25)X(Ta,Ti,Zr,Re) и W-(0-25)X(Ta,Re)-2.3C сплавов. Показано, что в двойных системах W-X(Ta,Ti,Zr) при увеличении концентрации легирующего элемента наблюдается снижение упругих модулей и увеличение пластичности. Продемонстрировано, что легирование вольфрама рением и углеродом улучшает пластичность сплавов, сохраняя при этом достаточно высокие значения упругих модулей. С помощью методов машинного обучения разработана модель для расчёта прочностных свойств низколегированных сталей для высокотемпературных применений по составу стали, параметрам термообработки и условиям испытаний. Результаты были интерпретированы с помощь метода SHAP. Показано, что они не противоречат экспериментальным наблюдениям. Предложены рекомендации по легированию.