Рабата материалов в условиях радиационного облучения

Радиационное облучение материалов в условиях космоса связано с огромным радиационным полем вокруг Земли. Это и корпускулярная радиация — электроны и протоны, попавшие в магнитное поле Земли, космические лучи — частицы высоких энергий, приходящие из различных областей Вселенной, и солнечные космические лучи.

В настоящее время можно сказать, что воздействие электронного и протонного излучений на металлы исследовано ещё недостаточно.

Радиационное воздействие сильнее сказывается на металлах с ГЦК решёткой, чем на металлы с ОЦК и ГПУ решётками.

Из всех частиц наибольшее влияние на свойства конструкционных материалов оказывают нейтроны, способные из-за отсутствия заряда проникать далеко в глубь кристаллической решётки металла и вызывать в ней следующие существенные изменения:

1) образование «пар Френкеля» вследствие упругого столкновения частиц с ядрами атомов металла;

2) нарушение электронной структуры (ионизационные эффекты) в результате столкновения частиц с орбитальными электронами;

3) местное повышение температуры (термический пик), связанное с упругими колебаниями решётки на пути прохождения частиц;

4) образование атомов новых элементов в процессе ядерного распада, а также при захвате ядром частиц;

5) радиационная эрозия в результате отрыва атомов с поверхности под влиянием ударов высокоскоростных пылевидных частиц окружающей среды.

Соударения частиц с атомами в узлах кристаллической решётки смещают и возбуждают другие атомы. Вследствие упругого соударения частицы с атомами она теряет часть своей кинетической энергии, зависящую от целого ряда факторов этого взаимодействия. Если при этом соударении атом приобретает дополнительную энергию и она становится больше энергии, необходимой для его смещения, то атом из узла кристаллической решётки перемещается в междоузлие. За счёт такого перемещения атома из узла решётки в междоузлие и наличия вакансии образуется «пара Френкеля».

Возникающие дефекты строения приводят к изменению следующих структурно чувствительных свойств сплавов: снижаются пластичность, вязкость, повышается удельное электросопротивление и прочность, а главным образом сопротивление малой пластической деформации (σ _0,2).

Наиболее опасное явление, наблюдаемое при радиационном облучении, — это охрупчивание материалов. Данное явление наиболее сильно проявляется у металлов с ОЦК решёткой; так, например, критическая температура хрупкости молибдена после нейтронного облучения повышается от –30 до +70ºC.

Вследствие радиационного облучения у металлов и сплавов понижаются вязкость, пластичность, сопротивление отрыву, а прочность и электросопротивление повышаются, т. е. возрастает вероятность хрупких разрушений.

Дата добавления: 2015-07-25