辐照下冷加工 316 不锈钢中第二相析出的集成模拟
材料科学
2017-05-31 v1 应用物理
摘要
当前工作结合了团簇动力学 (CD) 技术和基于 CALPHAD 的析出模拟，以研究在 300-400 °C 辐照下冷加工 (CW) 316 不锈钢 (SS) 中的第二相析出。CD 为析出模型提供辐照增强扩散和位错演化作为输入。基于 CALPHAD 的析出模型根据经典形核理论和演化方程处理析出过程的形核、长大和粗化，并模拟析出相的成分、尺寸及尺寸分布。我们利用快堆条件下的现有实验数据 (9.4 × 10^-7 dpa/s, 390 °C) 对模型进行了基准检验，随后使用该模型预测轻水堆 (LWR) 延寿条件下 (7 × 10^-8 dpa/s, 275 °C) CW 316 SS 的相不稳定性。模型准确预测了快堆条件下 γ' (Ni3Si) 相的析出演化，且该相的形成主要由辐照增强偏析主导。模型还预测出与压水堆 (PWR) 现有实验数据吻合良好的碳化物体积分数，但该值远高于在快堆中观察到的体积分数。我们提出，在高通量下发生的辐照增强溶解和/或碳在阱处的耗竭可能是造成这种不一致的主要原因。对于典型的 CW 316 SS (含碳 0.054 wt.%)，集成模型预测其在 LWR 延寿条件下的碳化物体积分数约为 1.2%，γ' 相体积分数约为 3.0%。这项工作为核应用辐照 CW 316 SS 中析出的程度和机制提供了宝贵的见解。
引用
@article{arxiv.1705.10654,
title = {Integrated Modeling of Second Phase Precipitation in Cold-Worked 316 Stainless Steels under Irradiation},
author = {Mahmood Mamivand and Ying Yang and Jeremy Busby and Dane Morgan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.10654},
year = {2017}
}