Розвиток гелієвої пористості при відпалі імплантованою гелієм сталі X18H10T

Анотація

Кінетика процесів розвитку гелієвої пористості при відпалі нержавіючої сталі Х18Н10Т, опроміненої іонами гелію з енергією 20 кеВ при кімнатній температурі для одночасного створення зміщуючих пошкоджень на рівні 0,5-5 зна і концентрації гелію 1-12 ат.% досліджена методами електронної мікроскопії та термодесорбційної спектрометрії. Визначено температурні інтервали виходу гелію зі сталі та їх залежність від дози опромінення. Досліджено еволюцію мікроструктури сталі Х18Н10Т в процесі постімплантаційних відпалів в інтервалі температур від Т_кімн до 1420 К. При дозі опромінення 1·10²⁰ м^-2 гелієві бульбашки були виявлені тільки після відпалу до температури 890 К, при дозі 1·10²¹ м^-2 бульбашки спостерігалися відразу після опромінення при Т_кімн. В процесі відпалу середній діаметр бульбашок змінюється від ~1 нм при Т_кімн до 10-20 нм при Т_відп 1420 К. Розглянуто механізми зростання бульбашок або шляхом міграції і коалесценції, або за механізмом Оствальда – розчинення і перезахоплення. Оскільки кожному з цих механізмів відповідає певний тренд залежності розмірів і щільності бульбашок від температури відпалу, побудовані і проаналізовані температурні залежності середніх діаметрів і щільності гелієвих бульбашок для дози 1·10²¹ м^-2. Експериментальні дані характеризуються трьома температурними інтервалами: 1 - від 300 до 760 К, 2 - від 760 до 1030 К і 3 - від 1030 до 1350 К з трендами, які явно різняться. У низькотемпературній області діаметр і щільність бульбашок практично не змінюється. При відпалі в області температур від 760 до 1030 К починається зростання їх розмірів і зниження щільності. Ця тенденція посилюється в області температур 1030-1420 К. Виконано оцінку енергії активації процесів, які контролюють механізм росту бульбашок в області температур 1000-1420 К. Отримано значення ~3,7 еВ, яке добре корелює з теоретично розрахованою величиною енергії активації процесу дисоціації (E_He^diss ) за механізмом Оствальда.