Published 1979 | Version v1
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Calculation of the driving force for the radiation induced precipitation of Ni3Si in nickel-silicon alloys

  • 1. Surrey Univ., Guildford (UK)
  • 2. UKAEA, Preston

Description

The appearance of precipitates which have been identified as Ni3Si in irradiated stainless steels and nickel rich alloys such as Inconel is of considerable interest in relation to the swelling behaviour of such materials. Work on binary nickel-silicon alloys has shown that Ni3Si can be induced to precipitate in alloys whose silicon content is well below the accepted solubility limit, and it has also been shown that such precipitates redissolve when heat-treatment is continued at the same temperature in the absence of irradiation. Such effects imply an irradiation induced shift of chemical potential, and cannot be explained by merely involving accelerated diffusion. This paper represents an attempt to calculate the shift in chemical potential required to precipitate Ni3Si in alloys containing 1-10% Si (at%) over a range of temperatures (300-1000K), and then proceeds to relate this calculated chemical potential with available information concerning the dose rates required to induce such precipitates at various temperatures. Presentation of the results is modelled on the well established methods for handling the Time-Temperature-Transformation behaviour of ordinary alloy systems, with dose rate being substituted for the time axis. Analogous calculations are presented for nickel-germanium alloys, in order to check whether the numerical values deduced from the nickel silicon system have more general applicability, and also to see whether there are any significant differences in a system where the size factor of the solute is of the opposite sign. (orig.)

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (German)

Das Auftreten von Niederschlaegen in bestrahlten rostfreien Staehlen und nickelreichen Legierungen wie Inconel, die als Ni3Si identifiziert wurden, ist von erheblichem Interesse, was das Schwellverhalten solcher Werkstoffe angeht. Untersuchungen an binaeren Nickel-Silizium-Legierungen haben gezeigt, dass Ni3Si in Legierungen, deren Siliziumgehalt weit unter der allgemein anerkannten Loeslichkeitsgrenze liegt, zur Ausscheidung gebracht werden kann, und es wurde weiter gezeigt, dass solche Niederschlaege wieder in Loesung gehen, wenn die Waermebehandlung in Abwesenheit von Bestrahlung bei gleicher Temperatur fortgefuehrt wird. Solche Effekte bedingen eine strahleninduzierte Verschiebung des chemischen Potentials und koennen nicht einfach durch Annahme einer beschleunigten Diffusion erklaert werden. Dieser Artikel stellt einen Versuch dar, die zur Ausscheidung von Ni3Si in Legierungen mit 1-10% Si (Atomprozent) ueber einen Temperaturbereich von 300 bis 1000 K erforderliche Verschiebung des chemischen Potentials zu berechnen und weiter dieses berechnete chemische Potential mit der verfuegbaren Information ueber die zur Induzierung solcher Niederschlaege bei verschiedenen Temperaturen benoetigten Dosisleistungen in Beziehung zu setzen. Die Darstellung der Ergebnisse orientiert sich an den wohlbegruendeten Methoden zur Behandlung des Zeit-Temperatur-Umwandlungsverhaltens gewoehnlicher Legierungssysteme, wobei die Dosisleistung an die Stelle der Zeitachse tritt. Analoge Berechnungen werden fuer Nickel-Germanium-Legierungen vorgelegt, um zu pruefen, ob die aus dem Nickel-Silizium-System abgeleiteten Werte eine allgemeine Anwendbarkeit besitzen, und auch um festzustellen, ob es in einem System, bei dem der Groessenfaktor des geloesten Stoffes das entgegengesetzte Vorzeichen aufweist, signifikante Unterschiede gibt. (orig.)

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Additional details

Publishing Information

Imprint Pagination
23 p.
Report number
INKA-Conf--79-003-030

Conference

Title
International symposium on thermodynamics of nuclear materials.
Dates
29 Jan - 2 Feb 1979.
Place
Juelich, Germany, F.R.

Optional Information

Secondary number(s)
IAEA-SM--236/45.