Effect of argon-ion irradiation on cavity formation and evolution in 18Cr10NiTi austenitic steel

Abstract

The swelling behavior of 18Cr10NiTi austenitic stainless steel irradiated with energetic Ar-ions in the dose range of 40…105 displacements per atom (dpa) with simultaneously implanted argon to the levels of 0.08…6.3 at.% at temperatures of 550…700 °C was investigated. Transmission electron microscopy (TEM) has been used to study the microstructure evolution and to determine the dependence of swelling on the damage and Ar concentration. It is shown that the highest density and average size of the cavities was observed in the region of the calculated peak damage and Ar concentration. Argon was found to promote cavity swelling at lower temperature. At simultaneous creation of defects and argon implantation it was found a shift of swelling curve to higher temperatures compared to metallic-ion irradiation. The cavity swelling behavior of an austenitic 18Cr10NiTi steel irradiated with energetic argon ions are compared with those resulting from helium implantation.

Досліджено поведінку розпухання аустенітної нержавіючої сталі 18Cr10NiTi, опроміненої енергетичними іонами Ar в діапазоні доз 40…105 зсувів на атом (зна) при одночасній імплантації аргону до рівнів 0,08…6,3 ат.% при температурі 550….700 °С. Просвічувальна електронна мікроскопія (ПЕМ) була використана для вивчення еволюції мікроструктури та визначення залежності розпухання від дози і концентрації Ar. Показано, що найбільша щільність і розмір порожнин спостерігаються в області розрахункового піку дефектів і концентрації Ar. Було виявлено, що аргон сприяє розпуханню при більш низькій температурі. При одночасному створенні дефектів і імплантації аргону було виявлено зсув кривої розпухання в сторону більш високих температур у порівнянні з опроміненням іонами металів. Поведінка розпухання аустенітної сталі 18Cr10NiTi, опроміненої енергетичними іонами аргону, порівнюється з такою у разі імплантації гелію

Исследовано поведение распухания аустенитной нержавеющей стали 18Cr10NiTi, облученной энергетичными ионами Ar в диапазоне доз 40…105 смещений на атом (сна) при одновременной имплантации аргона до уровней 0,08…6,3 ат.% при температуре 550…700 °С. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) была использована для изучения эволюции микроструктуры и определения зависимости распухания от дозы и концентрации Ar. Показано, что наибольшая плотность и размер полостей наблюдаются в области расчетного пика дефектов и концентрации Ar. Было обнаружено, что аргон способствует распуханию при более низкой температуре. При одновременном создании дефектов и имплантации аргона было обнаружено смещение кривой распухания в сторону более высоких температур по сравнению с облучением ионами металлов. Поведение распухания аустенитной стали 18Cr10NiTi, облученной энергетичными ионами аргона, сравнивается с таковым в случае имплантации гелия.