Электрофизические свойства нержавеющей хромоникелевой стали при высоких давлениях и температурах в условиях ступенчатого ударного сжатия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Измерено электросопротивление образцов нержавеющей стали 12Х18Н10Т в процессе их сжатия и разогрева при ступенчатом ударном сжатии. Выполнено математическое моделирование полученных экспериментальных результатов. Моделирование позволило перейти к удельным величинам и реконструировать объемно-температурную зависимость удельного электросопротивления стали при высоких давлениях 25–65 ГПа и температурах 350–950 К. Найдены полуэмпирические закономерности, позволяющие для стали 12Х18Н10Т прогнозировать суммарный эффект уменьшения удельного электросопротивления стали при сжатии и его увеличения при разогреве. Полученные результаты по электросопротивлению ударно сжатой и разогретой стали сопоставлены с литературными экспериментальными данными, полученными при атмосферном давлении и высоких температурах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. М. Молодец

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: molodets@icp.ac.ru
Россия, пр. акад. Семенова, 1, Черноголовка, 142432

А. А. Голышев

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: molodets@icp.ac.ru
Россия, пр. акад. Семенова, 1, Черноголовка, 142432

Список литературы

  1. Шмелев В.Д., Драгунов Ю.Г., Денисов В.П., Васильчиков И.Н. Активные зоны ВВЭР для атомных электростанций. М.: ИКЦ “Академкнига”, 2004. 220 с.
  2. Арбузов В.Л., Гощицкий Б.Н., Данилов С.Е., Залужный А.Г., Зуев Ю.Н., Карькин А.Е., Пархоменко В.Д., Сагарадзе В.В. Накопление и отжиг радиационных дефектов и влияние водорода на них в аустенитной стали 16Cr15Ni3Mo1Ti при низкотемпературном нейтронном и электронном облучении // ФММ. 2016. Т. 117. № 1. С. 94–104.
  3. Данилов С.Е., Арбузов В.Л. Структурные изменения при термических и радиационных воздействиях в нержавеющей стали, легированной титаном // ФММ. 2019. Т. 120. № 11. С. 1200–1203.
  4. Терещенко Н.А., Шабашов В.А., Уваров А.И. Особенности низкотемпературных фазовых превращений в азотсодержащих сталях на Cr–Mn основе // ФММ. 2010. Т. 109. № 5. С. 464–473.
  5. Максимкин О.П., Нургали Е.Е. Изменения электросопротивления и намагниченности необлученной и облученной нейтронами стали Х18Н9 в процессах деформации и отжигов // Вестник НЯЦ РК. 2018. Вып. 1. С. 61–68.
  6. Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. Марочник сталей и сплавов. М.: Книга по требованию, 2012. 640 с.
  7. Протасов Е.А., Петровский В.Н., Миронов В.Д. Аномальная электропроводность и намагниченность в сплавах системы Fe–Cr–Ni аустенитно-мартенситного класса // Журнал технич. физики. 2019. Т. 89. Вып. 2. С. 202–205.
  8. Seagle C.T., Cottrell E., Fei Y., Hummer D.R., and Prakapenka V.B. Electrical and thermal transport properties of iron and iron-silicon alloy at high pressure // Geophys. Res. Lett. 2013. V. 40. P. 5377–5381.
  9. Молодец А.М., Голышев А.А. Электросопротивление ε-Fe при высоких давлениях ступенчатого ударного сжатия // Физика Земли. 2023. № 4. С. 39–52.
  10. Проскуряков В.И., Родионов И.В., Кошуро В.А., Перинская И.В., Куц Л.Е. Моделирование тепловых процессов в поверхностном слое нержавеющей хромоникелевой стали при лазерном импульсном легировании // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2022. Т. 19. № 2. С. 243–257.
  11. Молодец А.М. Температурная зависимость откольной прочности и уравнение состояния аустенитной хромоникелевой стали 18-10 // ФТТ. 2015. Т. 57. Вып. 10. С. 1992–1997.
  12. Ким В.В., Молодец А.М. Программа для расчета волновых взаимодействий и термодинамического состояния многослойных мишеней при одномерном ударном нагружении СТАГ. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016616914. 22 июня 2016.
  13. Молодец А.М., Фомичев А.Ю. Кинетические особенности откола, осложненного фазовым переходом в метастабильном материале // Химич. физика. 1997. Т. 16. № 11. С. 124–132.
  14. Голышев А.А., Молодец А.М. Электросопротивление полимерной изоляции в мегабарном диапазоне давлений ударного сжатия // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49. № 2. С. 106–112.
  15. Молодец А.М., Голышев А.А. Объемно-температурная зависимость электро- и теплофизических свойств a-железа при высоких давлениях и температурах // Журнал технической физики. 2021. Т. 91. Вып. 9. С. 1403–1408.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Генератор ступенчатого ударного нагружения (а) и схематический профиль (зависимость от времени) давления в исследуемом образце при измерении его электросопротивления (б). (а): 1 – дискообразный стальной (сталь 18/10Т) ударник толщиной 3.50(5) мм, разогнанный взрывным устройством до скорости W0=2.6(1) км/с; 2 – стальная (сталь 18/10Т) пластина толщиной H01=3.85(5) мм; 3 – изолирующий материал (тефлоновые пленки, склеенные вакуумной смазкой) толщиной 2.40(1) мм; 4 – стальная (сталь 18/10Т) пластина толщиной 1.85 мм; 5 – исследуемый образец стали 18/10Т толщиной h0=0.55(5) мм; 6 – чувствительный элемент манганинового датчика давления толщиной 0.055(5) мм (5 и 6 изготовлены в виде ленты шириной q≈1.0 мм и расположены в одной плоскости); (б): t0 – момент входа первой ударной волны в исследуемый образец, остальные обозначения пояснены в тексте.

Скачать (119KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Экспериментальные и модельные профили электросопротивления и давления. (а): 1 – экспериментальный профиль электросопротивления R=R(t) исследуемого образца стали 18/10Т; 2 – модельный профиль Rm=Rm(t) в стальном образце для сжатия; 3 – модельный профиль Rm=Rm(t) в стальном образце для разгрузки. (б): 1 – профиль давления, полученный в результате обработки показаний манганинового датчика; 2 – модельный профиль давления в стальном образце (смысл обозначений t0, tmax, tr, P0, Pmax, Pr тот же, что и на рис. 1б). (в): 1 – фазовая траектория образца R0–Rmax в координатах температура T, сжатие V0 /V, электросопротивление R, стрелками указана последовательность состояний во времени; 2 – поверхность (2).

Скачать (292KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Объемно-температурная зависимость удельного электросопротивления в координатах ρ – температура T – сжатие (V0/V). 1 – сталь 18/10Т, 2 – поверхность (1) с параметрами для e-Fe из [9]. Параллельные кривые на поверхностях представляют собой изотермы и изохоры удельного электросопротивления.

Скачать (226KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость удельного электросопротивления ρ=ρ(T,P) (а) и ТКЭС η=η(T,P) (б) стали 12Х18Н10Т от температуры и давления. а: 1 – модельная атмосферная изобара удельного электросопротивления; 2 – справочная атмосферная изобара удельного электросопротивления из [6]; 3 – расчетная изобара ρ при давлении P=+1 ГПа; 4 – расчетная изобара ρ при давлении P= –1 ГПа; 5 –расчетная изобара ρ при давлении P=+5 ГПа; 6 – расчетная изобара ρ при давлении P=–5 ГПа; б: 1 – изобара η при давлении P=+5 Гпа; 2 – изобара η при давлении P= –5 ГПа.

Скачать (123KB)
Метаданные