Обобщенный формализм коалесценции в теории вакансионного распухания металлов

Abstract

Описывается поздняя стадия эволюции ансамбля пор в металлах под облучением. Это описание основано на механизме радиационно-индуцированной коалесценции (РИК), как следствии обратно пропорциональной зависимости преференса пор к СМА от их размера. В результате мелкие поры поглощают больше СМА и растворяются, тогда как крупные поглощают избыток вакансий и растут. Внешне РИК подобна классическому механизму оствальдовского созревания, основанному на термическом испарении вакансий из пор, однако при типичных условиях облучения скорость РИК превышает скорость термического созревания на несколько порядков величины. Для различных режимов РИК получены аналитические выражения функции распределения пор по размерам, а также дозные зависимости средних характеристик ансамбля пор (плотности пор, их среднего радиуса и их суммарного объема).

Описується пізня стадія еволюції ансамблю пор у металах під опроміненням. Цей опис базується на механізмі радіаційно-індукованої коалесценції (РІК), як наслідку обернено пропорційної залежності преференсу пор до ВМА від їх розміру. В результаті дрібні пори поглинають більше ВМА і розчиняються, тоді як великі поглинають надлишок вакансій і ростуть. Зовні РІК подібен до класичного механізму оствальдовського дозрівання, що базується на термічному випаровуванні вакансій з пор, але при типових умовах опромінення швидкість РІК перевищує швидкість термічного дозрівання на декілька порядків величини. Для різних режимів РІК одержано аналітичні вирази функції розподілу пор по розмірам, а також дозні залежності середніх характеристик ансамблю пор (щільності пор, їх середнього радіуса та їх сумарного об’єму).

The present paper describes a late stage of the void ensemble evolution in metals under irradiation. The description is based on the radiation-induced coarsening (RIC) mechanism resulting from the void bias for selfinterstitial atom (SIAs) absorption being inversely proportional to their size. Due to this bias dependence small voids absorb extra SIAs and consequently shrink, whereas large voids absorb extra vacancies and grow. This mechanism is included in the theory together with a classical mechanism of Ostwald coarsening based on the thermal emission of vacancies from voids. It is demonstrated that under typical radiation conditions the RIC rate exceeds that of the Ostwald coarsening by several orders of magnitude. Analytical expressions for the void distribution function are derived for different coarsening regimes, and the void swelling evolution with increasing irradiation dose is described.