"ISSN 0134-5400 SIRI ISU SAINS ATOM DAN TEKNOLOGI: Fizik kerosakan sinaran dan sains bahan sinaran ISU 1992 1/58/, 2/59/ PUSAT PENYELIDIKAN Ukrainia..."

-- [ Halaman 1 ] --

KHARKOVSKY

INSTITUT FIZIKAL DAN TEKNIKAL

SIRI:

kerosakan sinaran

dan sains bahan sinaran

1992 1/58/, 2/59/

PUSAT SAINTIFIK Ukrainia

INSTITUT FIZIKAL-TEKNIKAL KHARKIV

RAKAN-RAKAN YANG DIHORMATI!

Jika anda mahu semua pakar dalam sains dan teknologi nuklear di negara-negara CIS, Eropah, Asia dan Amerika mengetahui tentang hasil penyelidikan dan pembangunan saintifik dan teknikal anda dalam bidang fizik fenomena sinaran, teknologi nuklear dan sains bahan nuklear, terbitkan artikel dan letakkan iklan dalam jurnal "Fenomena sinaran dan teknologi nuklear"

Pengganti kepada koleksi "kuning" popular "Siri: Fizik Kerosakan Sinaran dan Sains Bahan Sinaran", diterbitkan dari 1975 hingga 1992.

Harga yang rendah, pengedaran luas majalah dan kecekapan penerbitan menjamin keutamaan, populariti dan daya tarikan daripada pelanggan baharu.

Topik majalah:

Fizik proses interaksi sinaran dengan jirim dan kerosakan sinaran;

Fenomena sinaran yang berlaku dalam bahan reaktor nuklear dan termonuklear, angkasa dan teknologi pemecut;

Sinaran, pancaran ion dan teknologi nuklear;

masalah sains bahan keselamatan reaktor dan teknologi nuklear dan termonuklear;

Kaedah fizikal nuklear untuk mengkaji struktur, komposisi dan sifat bahan dan alam sekitar;

Kekerapan penerbitan majalah ialah 6 keluaran setahun. Jumlah setiap keluaran adalah sehingga 10 penerbitan akademik. cadar.

Organisasi dan profesional individu boleh melanggan 1993 sebagai satu set dan untuk isu individu.

Harga satu terbitan ialah 50 rubel, set tahunan ialah 300 rubel.

Anda telah lama mengetahui alamat kami:

3I0I08, Kharkov, Akademicheskaya str., 1 Institut Fizik dan Teknologi Kharkov.

Lembaga editorial jurnal "Fenomena Radiasi dan Teknologi Nuklear".

CEPAT LANGGAN!

KHARKOVSKY

INSTITUT FIZIKAL DAN TEKNIKAL

ISU SAINS ATOM DAN TEKNOLOGI

SIRI:

Fizik kerosakan sinaran dan sains bahan sinaran

KOLEKSI SAINTIFIK DAN TEKNIKAL

ISU 1/58/2/5 9/ KHARKOV - 1 9 9 2 UDC 539:621 Koleksi ini termasuk bahan daripada Sekolah Antara Disiplin Ke-8 mengenai Fizik Kerosakan Sinaran Pepejal (Alushta, 28 September - 4 Oktober 1991) . Sebagai tambahan kepada tajuk tradisional, koleksi itu juga termasuk bahagian "Bahan reaktor", yang merangkumi laporan yang menarik minat pakar dalam bidang sains bahan reaktor.

UDC 539:621 Isu ini mewakili koleksi kertas kerja yang dibentangkan di Bengkel ke-8 mengenai kerosakan sinaran dalam pepejal (28 September - 4 Oktober, 1991, Alushta, Ukraine) Topik yang diliputi termasuk kecacatan sinaran dalam kristal, kesan penyinaran pada struktur dan sifat bahan, helium dan hidrogen dalam logam, peralatan dan kaedah penyiasatan, dan bahan reaktor.

–  –  –

Ahli-ahli lembaga editorial:

IV.ALTOVSKIP, A.S.BAKAYA, P.A.BEREZNYAK, V.V.GANN, M.SGUSAROV, M.I.GUSEVA, V.S.KARASEV, V.V.KIRSANOV, Y.V.KONOBEEV, L.N.LARIKOV, V.A.NIKOLA.OZ , L.P.REKOVA, V.V.ROZHKOV, V.F.RYBALKO, Z. K. SARALIDZE, Y. N. SOKUP KIY, A. L. SUVOROV, Y. V. TRUSHIN, B. P. CHERNY, V. K. SHAMARDIN (C) Kharkov Institut Fizik dan Teknologi (KhI), 1992.

Bahagian satu

KECACATAN SINARAN DALAM KRISTAL

UDC 537.312.62;548.4

MEKANISME RESAPAN BERLEKAT SINARAN DALAM HTSC

V.V. Kirsanov, N.N. Musin (TvePI, Tver) Pembiakan rantai perlanggaran ion-ion dalam kristalit ideal YBa 2 CUj0 7 dengan kehadiran ion oksigen tambahan yang tertanam dalam kekosongan oksigen telah dikaji menggunakan kaedah dinamik molekul. Didapati bahawa apabila ion oksigen tambahan dimasukkan ke dalam kekosongan, dalam kes-kes tertentu proses pembentukan kecacatan digantikan dengan penyebaran rangsangan sinaran. Kebergantungan sudut tenaga ambang anjakan ion oksigen ke dalam kekosongan dan perubahannya apabila pengenalan ion oksigen tambahan dikira. Kebergantungan sudut tenaga pengaktifan proses penghijrahan ion oksigen terbenam juga ditentukan.

PENGENALAN Kecacatan dan pengumpulannya yang terhasil semasa penyinaran superkonduktor suhu tinggi (HTSC) oleh zarah pantas mempunyai kesan yang ketara ke atas parameter kritikalnya. Oleh itu, perhatian yang meningkat kini diberikan kepada kajian sifat struktur kecacatan yang terbentuk semasa penyinaran 1I-5J. Oleh itu, pemerhatian in situ perubahan mikrostruktur dalam Y-Ba-Cu-O apabila penyinaran dengan ion He dengan tenaga 50, 150 dan 170 keV dan ion 0 [I] mendedahkan rupa kemasukan kecil Cu 2 Ophase. Selain itu, sebelum kemunculan pulau fasa sekunder, tiada gelung terkehel, tiada kelompok kecacatan, atau sebarang kerosakan lain dikesan, kecuali peralihan ortho-tetra, yang berlaku dalam semua kes pada tahap kerosakan yang sama. sama dengan 0.1 anjakan/ at. Di samping itu, dalam kajian mikroskopik elektron serupa tentang evolusi struktur R-Ba-Cu-0 (R=Gd, Eu) semasa penyinaran dengan 50 keV ion He pada 15 dan 300 K, didapati bahawa peralihan ortotetra dirangsang oleh gangguan pada jarak dekat dan tidak memerlukan mobiliti kecacatan sinaran pada jarak jauh. Apabila disinari pada 15 K, kelompok yang rosak dengan saiz kira-kira 100 8, tidak larut dalam mikroskop, ditemui, dan pembentukan gelung kehelan berhampiran kehelan sedia ada juga diperhatikan. Apabila disinari pada suhu bilik, pembentukan tiada kecacatan lanjutan diperhatikan. Di bawah penyinaran suhu rendah, rayapan kehelan dikesan; ini membolehkan pengarang membuat kesimpulan bahawa sekurang-kurangnya beberapa kecacatan sinaran, mungkin oksigen, adalah mudah alih pada 15 K. Kelancaran ambang ditemui untuk amorfisasi filem dengan unsur nadir bumi yang berbeza, yang ternyata berbeza untuk Gd dan Eu, menunjukkan kemungkinan tanggungjawab untuk amorfisasi anjakan kationik. Ambang yang ditunjukkan pada 300 K ternyata hampir tiga kali lebih tinggi daripada pada 15 K. Ini boleh dijelaskan oleh mobiliti kecacatan kationik pada suhu bilik.

Dalam kerja ini, kajian mikroskopik elektron tentang struktur Y-Ba-Cu-O yang disinari dengan neutron hingga kelancaran ~2*10" cm" 2 menunjukkan kehadiran struktur selular yang terdiri daripada mikrokristalit atau sel dengan saiz 50...500 8, dikelilingi oleh dinding bahan yang sangat tidak teratur atau amorf. Dinding menunjukkan keutamaan untuk memanjang sepanjang arah dan termasuk satah a-b.

Kajian polihablur Y-Ba-Cu-O yang disinari dengan ion Xe dengan tenaga 3.5 GeV menggunakan mikroskop elektron resolusi tinggi juga memungkinkan untuk membuat beberapa kesimpulan penting. Pertama, perubahan tempatan dalam stoikiometri oksigen ditemui, disertai dengan pesanan jarak pendek kekosongan dalam pesawat Cu(I) -0. Kedua, kehadiran kawasan amorf dengan saiz 50 d, yang disetempatkan dalam satah Cu(I) -0 dan Ba-O, telah diperhatikan.

Dalam kerja baru-baru ini [5], struktur Y-Ba-Cu-O yang tidak teratur neutron telah dikaji menggunakan mikroskop elektron. Kawasan yang rosak telah ditemui yang terdapat dalam penyinaran dan tidak terdapat dalam sampel tidak disinari dan terletak selari dengan satah a-b dan diselaraskan di sepanjang arah.

Kedua-dua kawasan sempit, yang dikenal pasti sebagai baji haba, dan kawasan lebar (baji anjakan) ditemui. Lebar baji haba sepanjang paksi c dianggarkan 13.6 l, kedalaman

Terdapat beberapa parameter kekisi a, dan panjangnya adalah mengikut urutan I µm. Analisis membawa penulis kepada kesimpulan bahawa kawasan ini adalah berdasarkan penyingkiran satah Ch(1)-C dari kawasan tempatan dan kelonggaran lapisan Z-0 yang tinggal dengan pembentukan jalur kecacatan. Dimensi baji anjakan, yang, menurut pengarang, terbentuk kerana penyingkiran ion oksigen dan penyingkirannya ke pegion jiran, ditentukan lebih kurang (panjang 1 μm, lebar dan kedalaman ~ 100...300 l). Dimensi baji haba pada susunan 10...20 l sepadan dengan panjang koheren dan oleh itu boleh berfungsi sebagai pusat penyematan yang berkesan.

Oleh itu, kita boleh membuat kesimpulan bahawa kelompok kecacatan (fasa interstisial, sesar susun, terkehel, lata, dll.) dengan saiz zarah 10...50 8 terbentuk dalam HTSC yang disinari Mekanisme penciptaan dan struktur mikronya masih belum jelas .

SOALAN LABAH ATOM DAN TEKNOLOGI.

Siri: FIZIK KEROSAKAN SINARAN DAN SAINS BAHAN SINARAN. 1992. Jld. 1(58), 2(59). 1-137.

Terdapat bukti penyetempatan kecacatan dalam lapisan Cu-0, yang mungkin berkorelasi dengan tenaga ambang anjakan ion [6]. Sebilangan pengarang mencadangkan bahawa proses pembentukan kecacatan utama yang bertanggungjawab untuk kemerosotan sifat dan peralihan orto-tetra ialah gangguan subsistem oksigen. Ini dijelaskan oleh tenaga anjakan ambang rendah untuk ion oksigen. Tetapi keadaan sebenarnya tidak semudah itu. Kehadiran kekosongan oksigen membawa kepada kewujudan pelbagai mekanisme migrasi yang tidak mengubah kecacatan keseluruhan sublattice oksigen, yang ditunjukkan, khususnya, oleh pergantungan nonmonotonic T c pada fluence proton [7]. Oleh itu, persoalan fizik gangguan sinaran HTSC masih menunggu jawapan mereka. Untuk menjelaskan mekanisme pembentukan lata perlanggaran dan kelompok kecacatan lain, dan penghijrahan kecacatan, pemodelan komputer ialah alat yang berguna. Keputusan di bawah, yang diperoleh menggunakan kaedah dinamik molekul, menunjukkan bahawa dalam keadaan tertentu adalah mungkin untuk menukar mekanisme pembentukan kecacatan dalam subsistem oksigen kepada proses penyebaran rangsangan sinaran.

KAEDAH Eksperimen pengiraan telah dijalankan ke atas kristallit model Y B a 2 C u, 0, yang mempunyai bentuk selari segi empat tepat dan memanjang sepanjang arah perambatan rantai. Pengiraan adalah berdasarkan kaedah dinamik molekul.

Pengiraan dilakukan menggunakan program ROT), yang kami terangkan secara terperinci dalam 18]. Zon penghapusan spontan pasangan Frenkel tidak ditentukan secara khusus. Kestabilan pasangan Frenkel yang terhasil diuji dengan menahan konfigurasi yang terhasil untuk masa yang lama sehingga ion kristal terhenti sepenuhnya. Getaran terma ion kristal tidak diambil kira, kerana diandaikan bahawa suhu operasi HTSC adalah agak rendah. Potensi interaksi interionik diambil daripada kerja.

KEPUTUSAN Propagasi rantai perlanggaran Cu-0 di sepanjang paksi z (arah) telah dikaji. Butiran pembiakan rantai tersebut (fokus, penggantian ion, pereputan cepat, pembentukan kecacatan, getaran kuat ion oksigen), serta tenaga ambang anjakan ion oksigen, telah diterangkan dalam penerbitan terdahulu.

Seperti yang ditunjukkan sebelum ini, anjakan ion oksigen ke dalam kekosongan oksigen memerlukan tenaga yang jauh lebih sedikit daripada pembebasan ion kuprum dari tapaknya.

–  –  –

Rajah 1 menunjukkan proses pembebasan ion oksigen ke dalam kekosongan. Atom terputus utama (PKA) ialah ion kuprum Cu, tenaganya ialah 24 eV, dan sudut lemparan ialah 5.7° kepada paksi rantai. Ion oksigen 0 disesarkan daripada kedudukannya pada paksi rantai ke kekosongan oksigen 0(5). Lebih-lebih lagi, jawatan barunya dalam kekosongan ini agak stabil. Proses ini boleh dikaitkan dengan tenaga ambang tertentu untuk pembentukan anjakan yang stabil, sebagai tenaga minimum yang mesti dipindahkan ke PVA untuk ion oksigen meninggalkan kedudukannya di tapak kosong semula jadi yang terdapat dalam kekisi kristal. Mari kita nyatakannya E°.

Bagi jenis anjakan lain, ia harus dijangkakan bahawa nilai ambang tenaga anjakan oksigen bergantung pada arah pelepasan PVA. Kebergantungan sudut E5 dalam kes PVA - ion Cit ditunjukkan dalam Rajah 2. Sudut positif sepadan dengan arah berlepas PVA, di mana vektor halaju awal diputar mengikut arah jam dari paksi rantai. Kebergantungan ini dikaji untuk sudut 0.5... 10°. Sudut berlepas 0 tidak dipertimbangkan, kerana pada sudut ini masalah dinyatakan (disebabkan oleh simetri) sebagai linear, dan tenaga anjakan ambang pergi ke infiniti. Juga, sudut yang lebih besar daripada 10° tidak dikaji, kerana disebabkan saiz kristal yang terhad pada sudut yang besar terdapat bahaya kehilangan perkembangan rantai sampingan perlanggaran, yang boleh mengubah nilai tenaga anjakan ambang dengan ketara. Seperti yang dapat dilihat daripada Rajah 2, nilai minimum tenaga ambang dicapai pada sudut 8 dan ialah 21 eV. Pada sudut yang lebih kecil, nilai EDV meningkat dengan lancar apabila sudut berlepas berkurangan kepada nilai yang sama dengan 28 eV pada “=0.5°. Pada sudut yang lebih besar daripada 8, tenaga ambang meningkat dengan mendadak, mencapai 35 ?V pada 10°.

EV 40.00 35.00 30.00

–  –  –

Rajah.4. Dinamik rantaian perlanggaran dalam satah Rajah *5" Dchnemchka Rantaian perlanggaran dalam satah (010) dengan pengenalan pelengkap (010) dengan pengenalan dua ion oksigen tambahan tanpa anjakan ion oksigen yang diperkenalkan. Penamaan dan paramethion ke dalam tapak kekisi Penamaan dan paramethions PVA ry adalah serupa dengan Rajah 1. 0 3, 0* - meter tambahan PVA analopia Rajah 1, sudut berlepas ion oksigen badan PVA.

6". 03 - ion oksigen tambahan Yang menarik ialah kelakuan rantaian yang sama apabila ion oksigen tambahan dimasukkan ke dalam kristal, yang diletakkan pada kedudukan kekosongan oksigen yang dipesan (Rajah 3, 4, 6). Dalam angka, ion yang diperkenalkan ditetapkan sebagai Oe dan 0, Pengenalan ion oksigen tambahan menutup aliran ion Oj ke kedudukan di mana ia masuk apabila melalui rantai yang serupa tanpa dimasukkan oksigen Oleh itu, dalam Rajah 3, ion oksigen 0 dialihkan ke kedudukan kekosongan oksigen tersusun yang terletak dengan bahagian bertentangan daripada ion Cu2 dan tidak diduduki oleh ion yang diperkenalkan sebelum ini, kelakuan ion Oi dalam rantaian dalam Rajah 1.

serupa. Ion 0, semasa penyebaran rantai, beralih ke tapak oksigen yang dilepaskan. Dan selepas melalui rantai, kita memperoleh susunan ion yang sama seperti sebelum permulaan pergerakan, hanya dengan ion oksigen yang diperkenalkan terletak dalam kedudukan simetri berkenaan dengan rantai Cu-0. Ini bermakna walaupun ion oksigen bergerak, selepas melalui rantai gambar yang serupa dengan yang awal diperhatikan. Dari sudut pandangan ini, pembentukan anjakan stabil ion oksigen tidak berlaku. Proses ini lebih mengingatkan pergerakan resapan yang dirangsang sinaran. Pergerakan sedemikian tidak diperhatikan untuk semua sudut berlepas. Rajah 4 menunjukkan rantaian perlanggaran pada sudut berlepas PVA 6°, semasa perambatannya tiada anjakan ion 0 3 tambahan diperhatikan. Seperti yang ditemui, untuk sudut berlepas kurang daripada 3°, proses resapan rangsangan sinaran berlaku. Pada sudut lebih besar daripada 3°, ion oksigen dilepaskan ke 0(5) tanpa mencampurkan ion oksigen yang diperkenalkan ke dalam nod yang dikosongkan (Rajah 4). Kebergantungan sudut tenaga pengaktifan proses ini (ia lebih tepat dipanggil tenaga pengaktifan penghijrahan oksigen E^ berbeza dengan tenaga ambang anjakan stabil oksigen E$, yang dibincangkan di atas) ditunjukkan dalam Rajah 6.

–  –  –

Kebergantungan E°j juga ditunjukkan di sini. Arah ke arah ion yang ditanam sepadan dengan sudut negatif. Ia boleh dilihat (lihat Rajah 6) bahawa untuk sudut berlepas yang berbeza nisbah E$ dan E^ adalah berbeza. Untuk sudut -10...3°, hanya proses penghijrahan oksigen diperhatikan. Dalam kes ini, anjakan stabil ion oksigen tidak berlaku, dan kita boleh mengandaikan bahawa E$ pergi ke infiniti. Untuk sudut 3...I00, hubungan yang bertentangan diperhatikan: anjakan ion oksigen yang stabil memerlukan nilai EjjgA yang lebih kecil daripada proses penghijrahan. Dalam kes ini, E ternyata 3...5 eV lebih besar daripada E$. Nilai minimum Eg ialah 15 eV pada β = 4°, dan E° minimum dicapai pada sudut pancaran 10° dan bersamaan dengan 16 eV.

Dalam kes pengenalan dua ion tambahan (lihat Rajah 5), penyusunan semula kitaran empat ion oksigen berlaku (0i, 0", 0 e dan 0"), akibatnya lokasi ion kristal itu berlaku. tidak berubah. Dalam kes ini, semua kekosongan oksigen di sekeliling ion rantai telah diduduki, dan ion 0 tidak mempunyai pilihan lain selain untuk mengetuk keluar ion yang diperkenalkan dari kedudukan yang didudukinya. Ion tambahan pula, melompat ke kedudukan ion 0 a, yang melepaskan ion tambahan kedua ke tapak kosong 0!. Prosesnya menyerupai mekanisme resapan cincin yang terkenal.

Oleh itu, berdasarkan pemodelan komputer proses pembentukan hentaman ion tersesar dalam hablur tunggal uBa 4 Cu»O 7 yang disinari, kita boleh membuat kesimpulan bahawa proses pembentukan kecacatan boleh bersaing dengan penyebaran rangsangan sinaran yang tidak membentuk kecacatan. Oleh itu, pengisian kekosongan oksigen boleh membawa kepada kelembapan dalam proses degradasi sinaran sifat-sifat HTSN, yang secara tidak langsung disahkan oleh fakta penurunan rintangan sinaran dengan penurunan kandungan oksigen dalam YBa,Cu,O sampel.

BIBLIOGRAFI

1. LeGoues F., Ruault M., Clark G. et al. Kajian in situ tentang perubahan mikrostruktur dalam UVa g C1b0 7 _* semasa penyinaran 0 dan He // Phil. Mag. A. 1989.

Jld.60. N 5, P.525-538.

2. Ruault M., Bernas H., Gasgnier M. In situ evolusi struktur superkonduktor P.-Ba-Cu-O (R = Eu, Gd) yang disinari ion // Phil. Mag. B. 1989. Jld.60.

3. Kirk M., Frischherz M., Liu J. et al. Struktur kerosakan penyinaran neutron dalam YBa 2 Cu,0,. x // Phil. Mag. Lett. 1990. Jld.62. N 1. P.41-49.

4. Bourgault D., Hervieu M., Bouffard S. et al. 3.5 Kesan penyinaran ion xenon CeV dalam oksida superkonduktor YBa 2 Cu 3 O,_j (6 h 0.1): A penyiasatan HREM // Nucl. Instr. Meth. Fizik. Res. B. 1989. Jld B42. N 1. P.61-68.

5. Janam R., Ramakrishna K., Srivastava 0. et al. Penyiasatan mikroskopik elektron bagi neutron yang disinari Y B a 2 C u ) 0 7 _ x hablur tunggal superkonduktor suhu tinggi // Sol. Stat. Commun. 1991. Jld.77. N 4. P.259-263.

6. Kirsanov V.V., Musin N.N. Tenaga ambang anjakan dalam superkonduktor suhu tinggi // Fizik. Lett. A. 1991. Jld.153. P.493-498.

7. Nikonov A.A., Sotnikov G.V., Tokarev A.S. Kebergantungan bukan monotonik suhu peralihan superkonduktor sebatian YBa 2 Cu 3 0 pada fluence semasa pengeboman dengan proton // SFHT. 1989. T.2. No 1. C.7-II.

3. Kirsanov V.V., Musin N.N. Algoritma untuk mengira dinamik kerosakan sinaran dan sifat kecacatan titik dalam superkonduktor suhu tinggi:

Pracetak. Tver: TvePI, 1990.

9. Chaplot S.L. Lengkung serakan fonon dalam Y B a 2 C u 3 0, // Fizik. Rev. B. 1988.

Jld.37. N 13. P.7435-7442.

10. Kirsanov V.V., Musin N.N. Proses pembentukan kecacatan sinaran dalam YBa 2 Cu 3 O, // Huruf dalam 1TF. 1989. T.15. No 23. P.71-74.

11. Kirsanov V.V., Musin N.N. Kerumunan dinamik dan pembentukan kecacatan titik dalam superkonduktor suhu tinggi // Fizik. Lett. A. 1990. Jld.l43A. N 8.

12. Vichery H., Rullier-Albengue F., Pascard H. et al. Kesan penyinaran elektron suhu rendah pada kristal tunggal dan tersinter YBa 2 Cu 3 0.-5 // Physica C 1989. Vol 159. P.697-706.

UDC 621.039.531:546.881

PENGARUH PENYANAAN DAN DEFORMASI TERHADAP INTERAKSI KEKOSONGAN DALAMAN

DENGAN KECACATAN DALAM VANADIUM

M.I. Zakharova, N.A. Artemov (IPPE, Obninsk) membentangkan hasil kajian tentang pengaruh penyinaran, ubah bentuk dan penyepuhlindapan T l pada interaksi kekotoran celahan (oksigen, nitrogen, karbon) dengan kecacatan kekisi kristal dalam vanadium mono dan polihabluran dengan kaedah geseran dalaman frekuensi rendah.

Interaksi atom asing dengan kecacatan kekisi kristal, yang membawa kepada pengasingan tempatan dan penciptaan ketidakhomogenan kepekatan kekotoran atau unsur pengaloian, sebahagian besarnya menentukan struktur dan sifat fizikal dan mekanikal kristal sebenar.

Vanadium adalah salah satu bahan yang menjanjikan untuk reaktor nuklear dan reaktor gabungan termonuklear, keadaan operasi yang mewujudkan kemungkinan nyata proses kompleks kejadian dan penghijrahan kecacatan kekisi dan kekotoran di bawah pendedahan serentak kepada medan mekanikal dan sinaran.

Kerja ini mengkaji kesan penyinaran, ubah bentuk dan penyepuhlindapan sehingga 0.8 T p l pada interaksi kekotoran celahan - oksigen, nitrogen, karbon dengan kecacatan dalam vanadium menggunakan kaedah geseran dalaman frekuensi rendah.

BAHAN, SYARAT EKSPERIMEN

Vanadium hablur tunggal yang diperolehi oleh peleburan zon tanpa pijar rasuk elektron dan vanadium polihablur dalam keadaan dihantar telah dikaji. Sampel dalam bentuk prisma segi empat tepat dengan dimensi 1.7x1.7x22.4 mm dipotong dengan kaedah percikan elektrik daripada batang kristal tunggal dengan orientasi 100 sepanjang paksi. Kemudian, lapisan rosak 200 μm dari setiap permukaan telah dikeluarkan dengan penggilap kimia dan elektrolitik. Sampel bulat dalam bentuk dumbbell dengan saiz cengkaman 3 mm dan bahagian kerja 2 mm dimesin daripada rod dengan diameter 4 mm polihabluran vanadium. Lapisan yang mengeras juga dikeluarkan secara kimia.

Jumlah kekotoran dalam kedua-dua bahan, menurut data kerintangan elektrik, adalah lebih kurang 1 pada.%. Nilai rintangan elektrik bagi ketulenan tinggi I pada.% kekotoran meningkat 298; k Bahan 77 K rintangan elektrik pada 5.16-10-0m-m.

Ubah bentuk sampel telah dijalankan oleh Vysokochisty 19, 62 2.28 kilasan sehingga 100% (5g). Sampel Monocrystal 26, 18 7.84 yang cacat telah tertakluk kepada isoterma 8.P Polycrystal 26, 35 penyepuhlindapan pada suhu puncak oksigen sehingga ketinggian puncak menjadi malar. Keadaan keseimbangan berlaku dalam masa 100 minit dan tidak berubah sehingga 300 minit. Keluaran dataran tinggi ka sepadan dengan ketepuan efluen dengan atom oksigen. Kemudian sampel yang sama telah disepuh sepuhlindap (isochronously).

Penyinaran telah dijalankan dalam teras reaktor BR-10 kepada kelancaran 1.14*10 neutron/m2 (E0.1 MeV) pada suhu 460°C. Penyepuhlindapan isochronous sampel telah dijalankan pada 100°C dalam julat suhu 300...1400 C dalam vakum tidak lebih teruk daripada I 10" Torr.

Geseran dalaman diukur dengan kaedah bandul kilasan dalam kawasan bebas amplitud dengan frekuensi 4 dan 14 s*1 untuk kristal tunggal dan 5...6 dan 22...23 s** untuk polihablur untuk lenturan dan kilasan. getaran, masing-masing. Tenaga pengaktifan proses kelonggaran ditentukan oleh kaedah standard [2, p.49].

KEPUTUSAN DAN PERBINCANGANNYA

Geseran dalaman vanadium semasa penyepuhlindapan isochronous Rajah 1 menunjukkan pergantungan suhu geseran dalaman vanadium polihabluran asal sebelum dan selepas penyepuhlindapan isokron (getaran kilasan). Untuk semua lengkung, dua maksima diperhatikan pada suhu kira-kira 230 dan 330°C. Tenaga pengaktifan yang ditentukan untuk puncak kelonggaran ialah 1.0 dan 1.5 eV. Tenaga pengaktifan yang ditemui adalah hampir dengan nilai yang diberikan dalam kerja: 0.87 dan 1.48 eV untuk kelonggaran Snook atom oksigen dan nitrogen dalam vanadium.

Seperti yang dapat dilihat daripada Rajah 1, spektrum eksperimen adalah agak kompleks, dan adalah dinasihatkan untuk membahagikannya kepada komponen. Contoh penguraian spektrum

–  –  –

Rajah.5. Pergantungan suhu geseran dalaman:

I - tidak disinari; 2 - selepas penyinaran; 3 - disinari dan disepuhlindapkan pada 700°C; 4 - vanadium kristal tunggal disinari dan disepuhlindapkan pada 1200°C

–  –  –

Menggunakan kaedah difraktometri sinar-X ketepatan, mikroskop elektron penghantaran dan ukuran rintangan elektrik in situ dalam implanter, pembentukan lapisan dengan peningkatan kepekatan kecacatan sinaran dan penyingkirannya ke kedalaman yang jauh melebihi julat projektif (Rn) dikaji. bergantung kepada tenaga, dos (D = 1(G..). .5-GO* cm "14) dan feMnepaTy"pbi (IOO dan 293 K) penyinaran (E = 1...20. keb), dengan H ion.

Pada kedalaman penembusan submikrometer ion Xf, disebabkan oleh kesan jarak jauh, struktur dan sifat pepejal boleh berubah pada kedalaman mikrometer Xj. Mekanisme kesannya belum dijelaskan sepenuhnya. Pada suhu tinggi, ia berkemungkinan dikaitkan dengan resapan rangsangan sinaran bagi kekotoran yang diimplan yang dipancarkan oleh wap Frenkel yang runtuh atau lata anjakan ("gegaran sinaran").

Untuk menjelaskan sifat dan ciri manifestasi kesan jarak jauh, kajian komprehensif telah dijalankan mengenai pengaruh tenaga, dos dan suhu penyinaran pada corak pengumpulan kecacatan titik dan gelung kehelan, serta pengagihan semula kehelan dalam filem epitaxial a-Ti pelbagai ketebalan.

SAMPEL DAN PROSEDUR EKSPERIMEN

Sebagai sampel untuk kajian, kami menggunakan filem a-Ti spitaxial yang berorientasikan dengan satah (0001) selari dengan permukaan substrat mika fluorphlogopite dan mengandungi oksigen terlarut dalam jumlah Ko = 0.05...6 pada.% 19]. Dalam keadaan awal, filem, sebagai peraturan, berada dalam keadaan bertekanan satah simetri. Tenaga ion He (E=1...20 keV) dan ketebalan filem berbeza-beza dalam julat yang luas, memastikan kesesuaian dan perbezaan ketara dalam ketebalan filem H dan lapisan pembentukan kecacatan Xf (K=Xt). - jalur nipis; HXf - filem tebal). Nombor sampel (No. 1.4 - H = 60 nm; No. 2 - H = 600 nm; No. 3.5 - H = 720 nm; No. 6 - H = 340 nm) dalam semua angka, kecuali untuk Rajah 1.6, sepadan kepada nombor lengkung. Suhu penyinaran sampel ialah Tj=IOO dan T2=293 K. Oleh kerana pada Tj atom interstisial adalah mudah alih, dan kekosongan serta kompleksnya tidak bergerak, ketidakseimbangan dalam aliran kecacatan sifat interstisial dan kekosongan telah diwujudkan.

Ketumpatan pancaran ion He yang ditanam dalam vakum ^10"* Pa tidak melebihi I μA"cm2, yang secara praktikal menghapuskan pemanasan sinaran sampel. Kajian struktur telah dijalankan menggunakan kaedah difraktometri sinar-X yang diterangkan sebelum ini dan mikroskop elektron penghantaran (filem nipis).

Di samping itu, pengumpulan kecacatan titik dalam filem dikaji secara in situ dengan mengukur rintangan elektrik menggunakan skema empat titik standard. Apabila menilai peningkatan kerintangan elektrik p filem tebal yang disebabkan oleh pengumpulan kecacatan titik di luar lapisan Xf, pengagihan kecacatan sinaran, helium dan oksigen yang tidak homogen sepanjang ketebalan telah diambil kira. Diandaikan bahawa filem itu boleh dipersembahkan dalam bentuk sambungan selari tiga lapisan konduktor dengan r yang berbeza.

Yang pertama, lapisan permukaan dengan ketebalan Xj = X100 nm, mengandungi kecacatan sinaran dan helium. Lapisan kedua ialah lapisan "jarak jauh" X^tebal Xi-Xd-H-Xi-X" dengan kecacatan sinaran yang tersebar dari lapisan Xf. Lapisan ketiga terletak di antara muka substrat filem dan mempunyai ketebalan Xj»I50 nm. Kepekatan atom interstisial C md di luar lapisan Xf, yang, menurut idea kami, menyebabkan kesan jarak jauh, dianggarkan daripada perubahan kerintangan ir 2 lapisan kedua.

–  –  –

di mana Арп ialah peningkatan yang disebabkan penyinaran dalam kerintangan filem nipis dengan ketebalan H«Xi»Xf. Persamaan pertama adalah benar, kerana kerintangan filem tebal berbeza sedikit dengan ketebalan. Yang kedua adalah benar jika sumbangan kepada kerintangan daripada kecacatan sinaran dan helium, di satu pihak, dan oksigen, di sisi lain, adalah aditif. Kesamaan ketiga menganggap bahawa perubahan dalam kerintangan lapisan tepu oksigen di bawah pengaruh penyinaran adalah tidak penting. Andaian di atas memungkinkan untuk menggunakan hanya data eksperimen dan mengelakkan pengiraan rumit yang memerlukan mengambil kira pengagihan kecacatan oksigen dan sinaran secara mendalam dan pengaruh bersama mereka.

Bersama-sama dengan pengukuran in situ peningkatan kerintangan untuk sampel yang disinari pada Ti=I00 K, spektrum penyepuhlindapan telah direkodkan.

KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN

Mari kita pertimbangkan dahulu pengaruh tenaga dan dos sinaran ke atas perubahan struktur yang berlaku semasa penyinaran filem nipis, yang diperoleh menggunakan kaedah pembelauan (Rajah 1) dan oleh perubahan dalam rintangan elektrik (Rajah 2-5). Jika penyinaran dijalankan pada suhu bilik, perubahan nonmonotonik yang diperhatikan dalam lebar relatif pantulan dan peningkatan dalam tempoh kekisi C sepatutnya dikaitkan dengan interaksi kecacatan titik dengan kehelan dan pembentukan gelung kehelan celahan (DIs). Yang terakhir ini didedahkan pada gambar mikroskopik elektron pada dos penyinaran ^ I - 1 0 "ion/cm2 dalam bentuk titik hitam berukuran ^ 5 nm. Had atas kepekatan C m d n atom interstisial intrinsik (SIA) membentuk DP boleh dianggarkan jika kita memperuntukkan semua peningkatan dalam tempoh kekisi C membawa kepada pembentukan interstisial DP, yang bersamaan dengan pemenuhan hubungan C m I n = dC/C Kemudian, pada dos 0 penyinaran -v-. НО" ion/cm2, apabila tempoh C meningkat paling cepat, C M L n 3 * 1 " * - Bilangan anjakan yang dikira bagi setiap atom adalah lebih besar daripada ^ b "10" 2. Ia berikutan bahawa hanya 0.5% daripada yang terbentuk. SMA terlibat dalam pembentukan DP interstisial Mengikut perbezaan kerintangan elektrik filem nipis pada T = 100 K (cm. Rajah 2, lengkung I) dan T = 293 (lihat Rajah 3, lengkung 4. ), seseorang boleh menganggarkan peningkatan dalam kerintangan (dengan mengambil d r m ~ D R A), disebabkan oleh SMA yang belum digabungkan semula dengan kekosongan, dan dengan l r m s dengan mengambil kira XI) kepekatan SMA C m (lihat Rajah 4, besar simbol segi tiga). Di samping itu, kepekatan atom interstisial yang didepositkan pada kehelan boleh dikira:

–  –  –

Rajah.3. Magnitud peningkatan dalam kerintangan elektrik AR Bergantung kepada dos D, ketebalan H dan tenaga penyinaran E pada Tg = 293 K: 3 - H = 720 im, E = = 5 keV; 4 - H=60 nm, E=5 keV; 6 - H= =380 nm, E «2 keV –  –  –

Diandaikan bahawa peningkatan rintangan elektrik dalam filem nipis pada suhu bilik adalah disebabkan terutamanya oleh kompleks kekosongan helium mobiliti rendah, dan pada 100 K - kepada konfigurasi SMA bukan gabungan semula mobiliti rendah dan kompleksnya dengan kekotoran. Ternyata pada D = 1 * 10 "ion/cmg C m 5 * 10" 3, manakala C M d P * 3 * 10 "*, iaitu, mengikut (4) majoriti besar SMA menetap pada kehelan. Dengan menetap pada kehelan, SMA menyebabkan rayapannya, membawa kepada perubahan ketumpatan terkehel Pada dos penyinaran yang rendah, ketumpatan terkehel berkurangan, yang ditunjukkan dalam pengurangan lebar pantulan (lihat Rajah 1, lengkung 3. ). mula meningkat, nampaknya disebabkan oleh peningkatan dalam saiz dan kepekatan gelung interstisial. Gelung interstisial terbentuk bukan sahaja dalam satah asas, tetapi juga dalam satah condong, akibatnya tempoh kekisi a dalam filem yang tidak dipisahkan daripada substrat berkurangan (lihat Rajah 1, lengkung 2). Menyimpulkan perbincangan keputusan untuk filem nipis, kami membandingkan kepekatan SMA yang belum digabungkan semula dengan kekosongan (lihat Rajah 4, simbol segi tiga besar) dengan yang dikira oleh teori LIS (42 SMA/ion) dan piawaian TRN ( 20 1 SMA/ion). Seperti berikut daripada perbandingan ini, dengan peningkatan dalam dos sinaran sebanyak 5"10*...1*10" cm*, perkadaran relatif SMA bukan gabungan semula berkurangan daripada 3...6 kepada 1...2% . Ini tidak dinafikan disebabkan oleh peningkatan penggabungan semula SMA dan kekosongan sedentari.

Untuk mengkaji ciri-ciri penyingkiran kecacatan di luar sempadan lapisan pembentukannya, mari kita mempertimbangkan dengan lebih terperinci hasil kajian kesan penyinaran pada struktur filem tebal dengan H^3X f. Kebergantungan dos perubahan relatif dalam tempoh kekisi C dan lebar pantulan sinar-X B mempunyai bentuk lengkung tepu, ciri filem nipis, hanya untuk tenaga penyinaran yang cukup tinggi E^15 keV (Rajah 6, lengkung 4, 5), apabila H = 3Xf. Apabila tenaga ion berkurangan kepada I...5 keV, dan oleh itu nisbah H/Xf 5 meningkat, jenis kebergantungan berubah secara kualitatif. Pada dos sinaran rendah ^5*10" cm"2, minima muncul pada lengkung dC/C dan dV/V. Apabila E berkurangan, minima kelihatan lebih jelas. Pengurangan dalam lebar pantulan menunjukkan penurunan ketumpatan terkehel yang disebabkan oleh penyepuhlindapan yang dirangsang sinaran. Dalam filem nipis, penyepuhlindapan sedemikian kurang ketara, nampaknya disebabkan oleh kesan penyekatan helium, yang menembusi keseluruhan ketebalan.

Pengurangan dalam tempoh kekisi boleh disebabkan oleh pembentukan DP penolakan yang dirangsang sinaran dan oleh penyepuhlindapan sinaran kecacatan yang bersifat pemeluwapan yang meningkatkan tempoh kekisi. Di samping itu, di bawah pengaruh penyinaran, pengagihan semula kekotoran, khususnya oksigen, boleh berlaku. Oleh kerana perubahan yang dikira dalam kerintangan elektrik dalam lapisan Xg juga berkurangan sedikit (lihat Rajah 4, lengkung 3), keutamaan harus diberikan kepada proses penyepuhlindapan yang dirangsang sinaran bagi kecacatan titik dan pengagihan semula oksigen. Walau bagaimanapun, kepekatan oksigen tidak melebihi had keterlarutan dan pengagihannya yang lebih seragam ke atas kedalaman boleh menyebabkan peningkatan dalam rintangan bahagian tengah sampel. Ia berikutan bahawa pada peringkat awal penyinaran tenaga rendah, proses penyepuhlindapan yang dirangsang sinaran bagi kecacatan titik yang bersifat pemeluwapan berlaku. Proses yang disenaraikan (dengan pengurangan dalam tempoh kekisi) kemungkinan besar dikaitkan dengan penghijrahan kekosongan atau kekosongan lebih mendalam ke dalam sampel. 2 Kesan mengurangkan tempoh parut dan lebar refleks!

adalah maksimum (iC/C = -2.4 10 "0% dan 2dV/V = -15%) pada ketumpatan terkehel tertentu yang cukup tinggi P d M O cm", kepekatan oksigen rendah Kd^0.5 at.% dan tenaga E =4 keV . Diandaikan bahawa ini mewujudkan keadaan optimum untuk penyerapan SMA dan penciptaan aliran kekosongan tanpa pampasan jauh ke dalam sampel, menyebabkan kesan pemerhatian penyepuhlindapan sinaran kehelan awal dan kecacatan titik. Selain itu, SMA diserap bukan sahaja oleh kehelan, tetapi juga oleh permukaan filem. Yang terakhir kemungkinan besar hanya pada tenaga ion yang agak rendah, apabila kedalaman penembusan kecil.

Dengan peningkatan dos penyinaran D5 * 10 "cm" ion tenaga rendah (E = 1...

5 keV) filem tebal (H/Xf5), nilai DV/V dan DS/C meningkat (lihat Rajah 6, lengkung I, 2, 3), manakala bagi tenaga penyinaran tinggi (H/Xf^3 ) kebergantungan yang sepadan mencapai ketepuan. Jelas sekali, dalam kes kedua, pembentukan struktur kecacatan sinaran yang stabil telah selesai, disertai dengan transformasi gelung interstisial kepada kekusutan kehelan.

Untuk pemahaman yang lebih terperinci tentang proses pengumpulan kecacatan di luar lapisan pembentukannya, adalah perlu untuk membandingkan ciri-ciri perubahan dalam kerintangan dan kepekatan kecacatan untuk nipis dan tebal (lihat Rajah 4, simbol segitiga besar dan kecil, masing-masing. ) filem bergantung kepada dos penyinaran pada 100 K. Dapat dilihat bahawa untuk filem nipis dan lapisan Xr, dengan menukar skala sepuluh kali ganda, kedua-dua kebergantungan secara praktikal digabungkan.

Oleh itu, corak pengumpulan kecacatan pada lapisan nipis laluan unjuran dan di luarnya adalah sama. Ini mengesahkan andaian yang dibuat tentang sifat resapan penyingkiran kecacatan. Ia juga menarik untuk membandingkan jumlah kamiran kecacatan yang dipindahkan dan dibentuk C M * X 2 dan C M * H, di mana H ialah ketebalan filem nipis. Untuk lebih tebal (H = 720 nm, lengkung 5) dan kurang tebal (H = 600 nm, lengkung 2) - nilai ini ialah 0.5 (C M * H). Kebetulan nilai C M * X 2 untuk filem tebal dengan ketebalan yang berbeza adalah konsisten dengan idea sifat resapan penyingkiran atom interstisial. Pengukuran bersama nilai C M H dan Cm*Xr bermakna bilangan atom interstisial terkumpul dalam lapisan julat unjuran dan seterusnya adalah setanding. Identiti kecacatan yang kekal dalam lapisan pembentukannya dan terkumpul di luarnya juga disokong oleh persamaan spektrum penyepuhlindapannya semasa pemanasan sampel (lihat Rajah 5). Maksimum suhu rendah pertama dalam spektrum ini dikaitkan dengan penyepuhlindapan atom interstisial dan kompleksnya dengan bendasing, dan yang kedua, jelas sekali, bersifat kekosongan.

Apabila mengkaji spektrum penyepuhlindapan, masih tidak jelas mengapa suhu yang sepadan dengan penyepuhlindapan atom interstisial ialah 133.

163 K, jauh lebih tinggi daripada suhu penyinaran 100 K, yang memastikan penghijrahan atom interstisial. Adalah jelas bahawa semasa penyinaran mobiliti SMA adalah lebih tinggi daripada semasa penyepuhlindapan disebabkan oleh kesan gegaran sinaran. Menarik juga mengapa atom interstisial boleh berhijrah ke kedalaman <1 μm pada ketumpatan terkehel yang cukup tinggi P„^1010 CM" 2, mengehadkan panjang resapan Lj kepada nilai L1$(рд)"^"x" 100 nm . Nampaknya, pada suhu rendah, disebabkan oleh kehadiran bar tenaga dan penghalang tenaga untuk penyerapan konfigurasi SMA berpecah, penyerapannya melalui kehelan adalah sukar.

Data eksperimen yang diterangkan di atas mencadangkan bahawa untuk kedalaman mikrometer dan suhu penyinaran rendah T293 K, kesan jarak jauh adalah disebabkan oleh penghijrahan atom interstisial dari zon julat unjuran ke sebahagian besar sampel. Kepekatan relatif atom tersesar yang tidak dimusnahkan tidak melebihi beberapa peratus dan berkurangan dengan dos penyinaran disebabkan peningkatan penggabungan semula SMA dan kekosongan dalam lapisan julat unjuran apabila yang terakhir terkumpul.

Meningkatkan suhu penyinaran secara mendadak mengubah keadaan. Dalam kes ini, sehingga dos penyinaran 5*10" cm"2 dan pada tenaga ion yang rendah, penyerapan sengit SMA oleh permukaan adalah mungkin dan penciptaan lebihan kekosongan, menyebabkan penyepuhlindapan yang dirangsang sinaran pada lapisan dalam. Hanya selepas dos 5" I0 15 cm"2 adalah mungkin untuk mengumpul kecacatan interstisial dalam sebahagian besar sampel.

Pertimbangan di atas adalah konsisten dengan fakta yang diketahui bahawa adalah mustahil untuk mencapai kesan positif dalam pengerasan permukaan dengan dos rendah implantasi ion cahaya yang dijalankan pada suhu bilik.

BIBLIOGRAFI

1. Guseva M.I. Implantasi ion ke dalam bahan bukan semikonduktor // Keputusan Sains dan Teknologi. Ser. Asas fizikal teknologi laser dan pancaran.

T.5. M.GVINITI, 1989. P.5-54.

2. Skupov V.D., Tetelbaum D.I., Shengurov G.V. Pengaruh kecacatan lanjutan dalam kristal asal pada kesan jarak jauh semasa implantasi ion // Surat dalam 1TF. 1989. T.15. Vol. 22. P.44-47.

3. Kozma A.A., Pinegin V.I., Pleshivtsev N.V., Sobol 0.8. Manifestasi kesan jarak jauh apabila menyinari permukaan dengan ion helium // Penghabluran.

1991. T.36. IP3. P.785-788.

4. Makarets N.V., Falko G.L., Fedorchenko A.M. Percikan permukaan sasaran dan resapan yang dirangsang sinaran bagi bendasing // Permukaan. 1984. No. 5.

5. Krupkin P.L. Mekanisme pemindahan kecacatan sinaran dalam pepejal // Interaksi zarah atom dengan pepejal. M., 1987. T.2. P.188-190.

6. Zhukov V.P., Boldin A.A. Penjanaan gelombang elastik semasa evolusi puncak anjakan // Tenaga Atom. 1987. T.64. IP6. P.375-379.

7. Semin Yu.A., Skupov V.D., Tetelbaum D.I. Penguatan gelombang elastik yang dijana oleh pengeboman ion semasa perambatan dalam kristal dengan kelompok kecacatan // Huruf dalam 1TF. 1988. T.14. Vol. 3. P.273-276.

8. Indenbom V.L. Tegasan dalaman yang timbul semasa penyinaran // VANT.

Ser.: FRP dan RM. 1985. Jld. 2(35). P.3-8.

9. Zubarev E.N., Kozma A.A., Malykhin S.V., Roshchenko S.T. Ciri-ciri struktur filem a-Ti kristal tunggal yang terkondensasi dalam vakum ultra tinggi // PFKhM. 1991. I 5. P.124-132.

10. Shalaev A.M. Sifat logam dan aloi yang disinari. Kyiv: Naukova Dumka, 1985.

11. Burenkov A.F., Komarov F.F., Kumakhov M.A., Temkin M.M. Taburan spatial tenaga yang dibebaskan dalam lata perlanggaran atom dalam pepejal. M.: Energoatomizdat, 1985.

12. Ivanov V.V., Chernov V.M. Pengaruh medan elastik kehelan pada konfigurasi keseimbangan atom interstisial intrinsik dalam hablur padu. 4.1.2 // Tenaga atom. 1986. T.61. Vol. 6. C422-43I.

Artikel itu diterima oleh editor pada 11 Mac 1992.

UDC 539.2:539.12.U4

AYURAN KADAR RAJAK DALAM KRISTAL BERSINARAN

P.A. Seyantsev (KSU, Kiev); V.S.Karasev, A.Yu.Totsky (INR Akademi Sains Ukraine, Kiev) Ditunjukkan bahawa, bergantung pada parameter penyinaran dan sifat kristal, pelbagai rejim pegun sinaran rayapan boleh direalisasikan.

Julat parameter yang dikenal pasti (kadar penjanaan kecacatan titik, suhu penyinaran) di mana rayapan sinaran pegun tidak direalisasikan, tetapi ayunan kadar rayapan diperhatikan. Keadaan di mana amplitud ayunan memperoleh nilai maksimum dan minimum telah ditetapkan. Fenomena ini disebabkan oleh ayunan sendiri ketumpatan kecacatan (kekosongan dan atom interstisial), diserap oleh kehelan dan menentukan kadar rayapan.

PENGENALAN Ayunan dalam kadar rayapan sinaran yang disebabkan oleh perkembangan ayunan diri dalam suhu dan ketumpatan kecacatan sinaran dalam sampel yang disinari dikaji.

Struktur pelesapan yang timbul akibat penyusunan diri dikenali dalam fizik, kimia, dan biologi. Struktur pelesapan terbentuk dalam sistem terbuka, pada asasnya tidak seimbang, yang termasuk kristal yang terdedah kepada sinaran menembusi. Penyinaran mengekalkan keadaan tidak seimbang bagi kristal, menyebabkan semakin banyak pengujaan menggantikan yang telah mengendur, termasuk penciptaan kecacatan titik mudah alih: atom celahan dan kekosongan.

Di bawah keadaan ini, adalah mungkin untuk mewujudkan ayunan diri dalam suhu dan ketumpatan kecacatan sinaran dalam kristal, mekanisme kejadiannya dikaji dalam [14].

seterusnya: akibat daripada penciptaan kecacatan sinaran, tenaga kristal meningkat (dengan jumlah tenaga tersimpan sehingga 600 kal/g). Apabila kecacatan disepuhlindapkan, tenaga yang disimpannya ditukar kepada haba. Kadar penyepuhlindapan ialah fungsi bukan linear (eksponen) suhu. Oleh itu, turun naik positif yang kecil dalam suhu kristal yang disinari akan membawa kepada peningkatan dalam keamatan penyepuhlindapan kecacatan, peningkatan penjanaan haba dan, akibatnya, peningkatan selanjutnya dalam suhu. Di bawah keadaan tertentu, maklum balas positif tak linear ini akan menyebabkan ayunan sendiri, kerana peningkatan suhu dihadkan oleh penurunan ketumpatan kecacatan, dan proses pengumpulan kecacatan dan penyepuhlindapan spontan mereka akan silih berganti.

Komponen sinaran rayapan ditentukan oleh aliran kecacatan titik kepada kehelan, oleh itu, ayunan sendiri ketumpatan kecacatan sinaran harus membawa kepada ayunan kadar rayapan. Bergantung pada peralihan fasa antara turun naik dalam ketumpatan kekosongan dan atom interstisial, amplitud ayunan kadar rayapan berhampiran lengkung bifurkasi akan berbeza-beza dari nilai minimum hingga maksimum.

Tujuan kerja ini adalah untuk mencari keadaan di mana ayunan sendiri kadar rayapan sinaran berlaku dan untuk menentukan hubungan antara amplitud minimum dan maksimumnya.

MODEL FIZIKAL

Mari kita pertimbangkan kristal yang mana tegasan tegangan malar o dikenakan dan di mana penyinaran menghasilkan kecacatan pada kadar k Kita akan menganggap bahawa beban adalah cukup besar dan sumbangan utama kepada ubah bentuk bahan dibuat oleh rayapan terhad. terkehel gelongsor. Pergerakan kehelan, dan oleh itu mekanisme ubah bentuk dalam keadaan mantap, diterangkan seperti berikut: pada satu ketika, kehelan dilekatkan pada penghalang (kekotoran, kehelan hutan). Kemudian mereka mengatasi halangan ini dengan merangkak, bergerak ke satah gelongsor baru dan menggelongsor di bawah tindakan tegasan ricih luar pada jarak L, yang bergantung kepada kekuatan dan lokasi halangan dan nilai o. Proses ini kemudian diulang.

Memandangkan kehelan boleh menempuh jarak yang agak jauh dalam kristal semasa gelongsor, adalah perlu untuk mengambil kira penyerapan kecacatan titik dengan menggerakkan kehelan. Kemungkinan kesan sedemikian ditunjukkan dalam [6], di mana penurunan kepekatan kecacatan sinaran dalam aluminium yang disinari dengan neutron pantas selepas ubah bentuk plastik diperhatikan. Makalah ini mengkaji kemungkinan mengurangkan pembengkakan sinaran dengan getaran frekuensi tinggi segmen kehelan yang menarik. Kesannya dijelaskan oleh "menyapu" kekosongan dengan kehelan berayun.

Kadar penyerapan kekosongan dan jalinan dengan kehelan bergerak ditentukan oleh ungkapan a y BC y dan a^6C^, di mana

–  –  –

ISU SAINS ATOM DAN TEKNOLOGI.

Siri: FIZIK KEROSAKAN SINARAN 18 DAN SAINS BAHAN SINARAN. Dalam mata 1 (5 8), 2 (5 9). saya - saya 3 7.

interaksi kecacatan jenis o(a=i,v) dengan kehelan; D e dan C a ialah pekali resapan yang sepadan dan kepekatan pegun kecacatan titik sinaran;

a a ialah parameter untuk kecekapan menangkap kecacatan titik oleh kehelan bergerak.

Modulus dalam ungkapan (I) adalah berdasarkan pertimbangan bahawa kehelan tidak peduli bagaimana untuk mengatasi halangan - dengan membina atau melarutkan satah tambahan.

MODEL MATEMATIK

Mari kita pertimbangkan plat kristal selari satah dengan ketebalan 1, yang berada dalam termostat dengan suhu T^ di bawah penyinaran. Tegasan tegangan a dikenakan pada plat. Di antara permukaan plat dan termostat, pertukaran haba berlaku dengan pekali pemindahan haba h. Jika plat cukup nipis (lh/4xI, di mana x ialah kekonduksian terma bahan plat), maka suhunya T dan, dengan itu, kepekatan kecacatan secara praktikalnya tetap sepanjang ketebalan, dan pergantungan masanya ditentukan oleh sistem persamaan berikut:

–  –  –

DENGAN ET - e k e i v + e i c. e i + e v c v 9 v + e i v T C i c v + 6 i a i 6C i +e v a v 6C v - 2h/l(T - T ^ ; (4) «= v/C^a. - C v a v /. (5) vZ k tZ k Z Z k а к Т 0 ы k Di sini \ = D i % i P|jB v * D v T vp k " i " v " Ф Р keutamaan untuk atom interstisial dan kekosongan berhubung dengan meninggalkan sinki yang sepadan; - ketumpatan longkang untuk kecacatan titik e - D^Z^"d, v= D V Z V ^ dan m = n(Di+D v) - kelajuan »

penggabungan semula kecacatan; 8^, 9 V, 8 i v - tenaga yang dikeluarkan setiap unit isipadu apabila kecacatan menjadi sia-sia dan semasa penggabungan semula; P ialah ketumpatan kehelan dengan vektor Burger J selari dengan beban yang dikenakan.

Terima kasih kepada penyinaran, terdapat aliran tenaga yang berterusan ke dalam kristal. Sebahagian daripada tenaga ini disimpan dalam kecacatan yang terhasil, sebahagiannya digunakan untuk memanaskan sampel (sebutan pertama di sebelah kanan (4)), dan sebahagian dipindahkan ke termostat oleh sink haba (sebutan terakhir di sebelah kanan daripada (4)). Parameter menerangkan taburan tenaga penyinaran dan menunjukkan berapa kali lebih banyak tenaga dibelanjakan untuk pemanasan langsung sampel daripada pembentukan kecacatan di dalamnya C ialah kapasiti haba per unit isipadu plat.

Istilah terakhir di sebelah kanan (2) dan (3) menerangkan proses penangkapan kecacatan dengan menggerakkan kehelan.

Sistem persamaan (2)-(4) adalah tak linear. Ayunan sendiri disebabkan oleh pergantungan eksponen Di(T), D V (T).

KADAR RADIASI RANGKAPAN STATIONARY

Nilai pegun bagi kadar rayapan sinaran ditentukan oleh persamaan (2)-(5) dengan syarat terbitan masa adalah sama dengan sifar. Sistem persamaan algebra tak linear yang sepadan mungkin mempunyai beberapa penyelesaian yang boleh dilaksanakan secara fizikal. Dengan perubahan dalam satu atau parameter lain (contohnya, kadar penciptaan kecacatan k), nilai pegun suhu, kepekatan kecacatan dan perubahan kadar rayapan. Cawangan berlainan larutan pegun boleh bersilang dan mengubah sifat kestabilan. Ini akan membawa kepada fakta bahawa pergantungan nilai pegun ketumpatan kecacatan, dan oleh itu kadar rayapan, mungkin mempunyai kekusutan (melompat dalam derivatif). Mari kita pertimbangkan fenomena ini menggunakan contoh model mudah yang membolehkan analisis analisis. Biarkan terdapat hanya kehelan dalam hablur (a^v = B i v). Kami mengabaikan "penyapuan" atom interstisial kerana kepekatannya yang kecil. Daripada persamaan (2)-(3) dalam rangka andaian ini kita memperoleh dua penyelesaian:

–  –  –

Rajah.I. Kebergantungan kepekatan kecacatan titik dan kadar ranjatan sinaran pegun pada kadar penjanaan kecacatan titik T o T i). Kebergantungan kepekatan kecacatan titik dan kadar rayapan sinaran pada k ditunjukkan dalam p dan c. 1. Kajian kestabilan penyelesaian ini menunjukkan bahawa untuk kk - v^ (1 + (dan en &.in en.in en cabang pertama larutan pegun adalah stabil: C^, c v, T,&, dan yang kedua ialah tidak stabil Jika kk* , maka, sebaliknya, cawangan kedua adalah stabil dan cawangan pertama tidak stabil.

Untuk k=k*, penyelesaian pegun pertama dan kedua bertepatan.

Untuk menentukan julat nilai parameter di mana ayunan diri berkembang, kami akan mencari penyelesaian pegun kepada sistem (2) dan (4) dan memeriksanya untuk kestabilan.

AYURAN DIRI. ANALISIS KEPUTUSAN

Rantau parameter (Tj,k), di mana penyelesaian pegun kehilangan kestabilan berkenaan dengan perkembangan ayunan diri, ditemui secara berangka. Keputusan dianalisis berdasarkan parameter ciri besi.

Oleh kerana nilai v ditentukan oleh voltan yang digunakan o dan struktur mikro bahan, nilainya berubah dalam had yang luas.

Rajah 2 menunjukkan pandangan ciri kawasan ketidakstabilan kadar rayapan sinaran pegun. Di luar rantau ini, rayapan sinaran mempunyai nilai pegun, dan apabila melalui sempadan rantau (lengkung bifurkasi), ayunan kadar rayapan diperhatikan. Memandangkan peralihan fasa antara turun naik dalam ketumpatan atom interwell dan kekosongan bergantung pada suhu termostat dan kadar penjanaan kecacatan titik, amplitud ayunan kadar rayapan akan berubah bergantung pada julat parameter di mana lengkung bifurkasi bersilang. Nisbah nilai maksimumnya kepada Ai/AaMO* minimum. Frekuensi ayunan diri berubah dalam selang waktu 10...

0.0001 s"1. Amplitud dan kekerapan ayunan diri meningkat dengan peningkatan kadar penjanaan kecacatan apabila bergerak di sepanjang lengkung bifurkasi.

Walau bagaimanapun, seperti yang ditunjukkan oleh keputusan, mengambil kira pembentukan kompleks kecacatan titik kekotoran membawa kepada peningkatan dalam tempoh ayunan diri ketumpatan kecacatan dan suhu kristal yang disinari sehingga 10" s. Oleh itu, dalam sebenar, hablur kekotoran, tempoh ayunan kadar rayapan sinaran juga harus meningkat.

Mari kita pertimbangkan pengaruh ke atas perkembangan ayunan diri istilah yang menggambarkan penyerapan kecacatan titik dengan menggerakkan kehelan. Analisis keputusan menunjukkan bahawa, walaupun nilai istilah ini dalam persamaan (2)-(4) adalah kecil berbanding, contohnya, dengan penggabungan semula, pengaruhnya terhadap kestabilan larutan pegun adalah ketara. Contohnya, apabila v =0, i.e. jika tiada kesan "menyapu", ayunan diri kadar rayapan tidak diperhatikan dalam besi.

Dan pada v^IO2 mereka boleh berkembang.

–  –  –

Oleh kerana ayunan kadar rayapan sinaran diperhatikan dalam julat parameter di mana proses utama penyepuhlindapan kecacatan titik adalah penggabungan semula, kesan perubahan dalam ketumpatan terkehel ke atas kawasan kewujudan ayunan sendiri kadar rayapan sinaran dan kekerapannya adalah tidak penting.

Rajah 4 menunjukkan pergantungan kawasan ketidakstabilan pada nilai parameter C, yang mencirikan pecahan tenaga penyinaran yang dibelanjakan untuk pembentukan kecacatan titik dan pemanasan kristal. Ia dapat dilihat bahawa semakin tinggi bahagian tenaga yang dibelanjakan untuk pembentukan kecacatan titik, semakin besar kawasan tersebut.

1. Ayunan sendiri ketumpatan kecacatan dalam hablur di bawah penyinaran membawa kepada ayunan dalam kadar rayapan sinaran. Bergantung pada peralihan fasa antara getaran kekosongan dan atom interstisial, amplitud ayunan berhampiran lengkung bifurkasi boleh berubah dengan faktor 10".

2. Mengambil kira kesan penyerapan kecacatan titik oleh kehelan bergerak membawa kepada:

a) kepada perubahan dalam kawasan kewujudan ayunan diri;

b) kepada penampilan ciri dalam lengkung pergantungan kadar rayapan sinaran pegun pada kadar penjanaan kecacatan titik.

BIBLIOGRAFI

1. Nikolis G., Prigozhy I. Penyusunan diri dalam sistem nonequilibrium. M.: Mir, 1979.

2. Polak L. S., Mikhailov A. S. Organisasi diri dalam sistem fizikokimia yang tidak seimbang. M.: Nauka, 1983.

3. Sugakov V.I. 0 superlattices ketumpatan kecacatan dalam kristal yang disinari.

Pracetak ITF 84-70 r. Kyiv: ITF AN SSR Ukraine, 1984.

4. Selishchev P.A., Sugakov V.I. Ayunan sendiri suhu dan ketumpatan kecacatan pada plat nipis di bawah penyinaran // Fizik. 1988. T.30. No 9. C.26II-26I5.

5. Kelly B. Kerosakan sinaran kepada pepejal. N.: Atomizdat, 1970.

6. Demitrov S, Demitrov O. Penghapusan defan ponctuels par ubah bentuk a 78 K dans l "aluminium irradie aux neutrons // Rad. Effects. 1970. Vol. 2.

7. Green W.V., Veertman J. Getaran kehelan sebagai penawar yang mungkin untuk pembentukan lompang suhu tinggi dalam logam di bawah penyinaran neutron pantas // Alam Semula Jadi. 1973. Jld.243. P.159-160.

8. Ibragimov UI.JD., Kirsanov V.V., Pyatiletov Yu.S. Kerosakan sinaran kepada logam dan aloi // M.: Energoatomizdat, 1985.

9. Karasev V.S., Pengaruh nisbah keamatan pelbagai sumber kecacatan titik dalam logam dan aloi pada kadar rayapan keadaan mantap di bawah penyinaran neutron. Kesan sinaran dalam logam dan aloi: Pracetak KINR 76-26. Kiev: INR, 1976.

10. Zelensky V.F., Neklyudov I.M., Chernyaeva T.P. Kecacatan sinaran dan bengkak logam. Kyiv: Naukova Dumka, 1988.

11. Orlov A.N., Trushin Yu.V. Tenaga kecacatan titik dalam logam // M.: Atomizdat, 1983.

12. Selishchev P.A., Sugakov V.I. Ayunan sendiri suhu dan ketumpatan kecacatan dalam kristal kekotoran di bawah penyinaran // Metallofizik. 1990. T.12. IP3. S Yu.

Artikel itu diterima oleh editor pada 29 Mei 1992.

Bahagian dua

PENGARUH SINARAN TERHADAP STRUKTUR DAN SIFAT BAHAN

UDC 548.74:539.12.04 +

PERUBAHAN DALAM MIKROSTRUKTUR FILEM N1 DI BAWAH SINARAN DENGAN ION H E

V.F.Rybalko, I.S.Martynov, A.N.Morozov, S.V.Pistryak (Institut Fizik dan Teknologi Kharkiv, Kharkov) Kajian telah dijalankan ke atas perubahan dalam struktur mikro filem Ni ketulenan tinggi apabila penyinaran dengan pelbagai dos ion He**r dengan tenaga iu " L iuuhn.,.6 p„„o.,„.,„ dos He* dengan *!-* *- dan.

Walau bagaimanapun, struktur mikro filem Nx bergantung pada tenaga pengeboman ion He+; ia amat bergantung kepada dos penyinaran.

PENGENALAN Telah ditunjukkan dalam karya bahawa, bertentangan dengan idea yang telah ditetapkan, pengeboman ion filem nikel tidak menyebabkan perubahan dalam struktur kristalografinya, i.e. Tiada peralihan fasa tertib pertama yang disebabkan oleh ion (fcc-hcp). Pada masa yang sama, telah diperhatikan bahawa pengeboman ion dengan ketara menjejaskan struktur mikro sampel yang dikaji, khususnya, ia membawa kepada perubahan dalam saiz butiran, rupa keliangan gas, dsb.

Terdapat banyak data dalam literatur tentang kesan pengeboman ion pada struktur mikro filem logam nipis (lihat, sebagai contoh, [5,6]), termasuk nikel. Walau bagaimanapun, data pelbagai pengarang adalah kurang konsisten atau bercanggah antara satu sama lain walaupun pada persoalan sama ada saiz butiran bertambah atau berkurang akibat penyinaran. Sebab-sebab percanggahan tersebut mungkin pencemaran filem dengan kekotoran, kesukaran mengawal suhu filem semasa penyinaran, dsb.

Kertas kerja ini membentangkan hasil kajian tentang perubahan dalam struktur mikro filem Ni ketulenan tinggi apabila penyinaran dengan pelbagai dos ion He + di bawah keadaan eksperimen yang dikawal dengan baik.

BAHAGIAN EKSPERIMEN

Untuk kajian, kami menggunakan filem Ni dengan ketebalan 100 ± 5 nm, yang diperolehi oleh penyejatan rasuk elektron dalam vakum sampel Ni dengan ketulenan 99.999 wt.% dan pemeluwapan wap ke substrat NaCl. Ruang sputtering telah dikosongkan oleh pam cryosorption ke tekanan latar belakang: 1"10~5 Pa. Tekanan dalam ruang semasa pemendapan tidak melebihi (2...3)*10"* Pa. Ketebalan filem dikawal oleh kaedah gravimetrik. Kaedah untuk memantau ketulenan filem telah diterangkan oleh kami dalam [ 2].

Filem yang didepositkan telah diasingkan daripada substrat dan diletakkan di dalam pemegang nikel 0 3 mm, yang mempunyai lubang 0 0.7 mm di tengah untuk rasuk ion mengebom filem, serta lubang 0 0.4 mm, diimbangi dari paksi dan berlorek. semasa penyinaran daripada pancaran ion, yang berfungsi untuk mengawal struktur awal dan morfologi filem [I].

Dua kelompok filem poli dan monohablur telah disediakan (50...

60 sampel setiap satu). Filem polihablur asal mempunyai taburan isotropik orientasi butiran dengan saiz butiran purata 30...40 nm. Filem kristal tunggal ialah kristal tunggal dengan (100) muka muncul di permukaan.

Struktur dan morfologi filem dikawal secara terpilih sebelum penyinaran. Daripada kumpulan filem, 10-12 filem dipilih secara rawak dan diperiksa di bawah mikroskop elektron. Filem yang digunakan untuk penyinaran dengan pancaran ion tidak tertakluk kepada pemeriksaan awal untuk mengelakkan pencemaran dengan hidrokarbon dalam mikroskop elektron. Selepas penyinaran, struktur awal filem, seperti yang dinyatakan di atas, dikawal oleh kawasan filem yang tidak terdedah kepada penyinaran.

Filem-filem tersebut telah disinari dengan pancaran ion He+ yang dipisahkan dengan baik pada persediaan eksperimen Skif, diterangkan secara terperinci dalam [8]. Plenim telah disinari dalam keadaan vakum bebas minyak ^ 2 - 10" 6 Pa pada suhu tidak lebih tinggi daripada 320 K. Reka bentuk peranti sasaran, yang diterangkan secara terperinci dalam, memungkinkan untuk menjalankan kedua-dua kawalan berterusan sampel suhu dan pengukuran arus pancaran ion dengan penindasan pelepasan elektron, serta menyediakan keseragaman penyinaran permukaan dan penentuan dos sinaran yang betul.

Filem Ni polihabluran telah disinari dengan ion He + dengan tenaga 20 dan 100 keV kepada dos 5*10" dan I-I0" ion/cm 2 pada setiap nilai tenaga yang ditunjukkan. Filem tunggal telah disinari dengan ion dengan tenaga 20 keV, dan dalam kes tenaga ion 100 keV, sandwic 6 filem setiap satu (lihat [I]). Jumlah ketebalan filem nikel dalam sandwic sedemikian sepadan dengan julat unjuran maksimum ion H e + dengan tenaga 100 keV dalam Ni.

ISU SAINS ATOM DAN TEKNOLOGI.

Siri: FIZIK KEROSAKAN SINARAN DAN SAINS BAHAN SINARAN. 1Ш2. Vol. 1(58), 2(59). 1-137. Filem 23 + Monocrystalline 2 Ni telah disinari dengan ion He dengan tenaga 20 keV kepada dos 5"10" dan I-I0" ion/cm.

Mikroskopi elektron dan kajian pembelauan elektron filem telah dilakukan pada mikroskop elektron EVM-YuOL dengan voltan operasi 100 V.

KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN

Filem polihablur Rajah 1 menunjukkan corak pembelauan elektron dan morfologi dalam imej medan terang dan medan gelap bagi filem Ni polihablur asal dan 2 filem yang disinari dengan ion He dengan tenaga 20 keV kepada dos 5*10" dan I*10" ion/cm, masing-masing.

Angka tersebut menunjukkan bahawa penyinaran membawa kepada pemecahan bijirin, dan pemecahan ini bertambah hebat dengan peningkatan dos. Sehubungan itu, kekaburan garisan corak pembelauan elektron daripada ludah yang disinari meningkat.

Rajah 1. Elektroyogram, imej mikroskop elektron medan terang dan medan gelap filem nikel polihablur awal (a) dan apenkas yang disinari dengan ion He + dengan tenaga 20 keV kepada dos 5*10" (b) dan ion 1*10" /cm (c) Dalam Rajah .2 menunjukkan histogram taburan saiz bijirin (hablur) dalam filem yang disebut di atas. Dalam filem awal terdapat puncak yang luas dalam pengedaran dengan saiz butiran berhampiran maksimum 30...40 nm. Taburan ini mempunyai ekor yang dilanjutkan dengan kuat ke rantau saiz besar (terdapat biji sehingga 600 nm dalam saiz). Hasil daripada penyinaran filem kepada dos 5 10" ion/cm7, saiz butiran maksimum berkurangan daripada t ^ 600 hingga 200 nm. dan taburan maksimum beralih ke kawasan saiz kristal ^ 15...20 nm. Meningkatkan dos kepada I * 10" ion/ SMG membawa kepada pemecahan selanjutnya kristalit, akibatnya saiz puratanya berkurangan kepada 10...15 nm, dan saiz maksimum tidak melebihi 30 nm.

X Rajah.5. Mikrofotograf lepuh (a) pada permukaan filem Ni polihabluran selepas penyinaran dengan ion He + - 20 keV kepada dos 1-10" ion/cm2 dan corak pembelauan elektron (b) dari bumbung lepuh Rajah. 6. Histogram taburan saiz kristal dalam filem nikel polihabluran yang disinari dalam pakej semua filem + 2 ion He dengan tenaga 100 keV: dos penyinaran 5 * 10 "ion/cm (a), M O " ion/cm * (b) Dengan dos penyinaran 1 * 10" ion/cm 2 dalam polihablur Dalam filem Ni, kepekatan tinggi liang helium dengan diameter purata 25 nm diperhatikan (Rajah 3).

Kehadiran liang-liang ini dan kecacatan sinaran lain mewujudkan tegasan dalam kekisi matriks yang melebihi kekuatan tegangan nikel, kelonggaran yang membawa kepada penampilan melalui retakan dalam filem (Rajah 4). Di samping itu, lepuh helium sinaran diperhatikan di kawasan tertentu filem. Mikrofotograf salah satu lepuh ditunjukkan dalam Rajah 5, a. Corak mikrodifraksi yang diperolehi daripada penutup lepuh (lihat Rajah 5b) menunjukkan bahawa dalam kes ini penutup kekal polihablur, berbeza dengan lepuh pada aluminium polihablur, di mana penutup memperoleh struktur monohablur.

Penyinaran paket filem Ni polihabluran (sandwic 6 filem) dengan ion He + dengan tenaga 100 keV membawa kepada perubahan secara kualitatif serupa dengan yang diperhatikan apabila disinari dengan ion He + - 20 keV.

Histogram taburan saiz kristal dalam filem nikel yang terletak pada kedalaman berbeza dalam bungkusan yang disinari dengan ion He + - 100 keV kepada dos 5 * 10 "ion/cm dibentangkan dalam Rajah 6, a. Histogram serupa ditunjukkan dalam Rajah. 6, b untuk dos sinaran I 10" ion/cm. Adalah jelas daripada angka bahawa, seperti dalam kes penyinaran dengan ion He + - 20 keV, penyinaran dengan ion He + - 100 keV membawa kepada pengurangan saiz butiran, yang meningkat dengan peningkatan dos penyinaran.

Kesan ini paling jelas ditunjukkan pada kedalaman + sepadan dengan laluan unjuran purata ion (Rp = 0.3 μm untuk ion He - 100 keV dalam Ni [9]), i.e. di kawasan filem ke-3 dan ke-4 pakej, jika dikira dari permukaan yang disinari.

Berhampiran kedalaman ini terdapat pengedaran maksimum kerosakan sinaran dan profil maksimum helium yang diimplan. Memandangkan sifat profil ini yang hampir simetri, seseorang akan menjangkakan tahap kerosakan yang hampir sama pada filem ke-3 dan ke-4 dalam susunan yang disinari. Walau bagaimanapun, dari Rajah 6 adalah jelas bahawa filem ketiga bungkusan itu lebih rosak (mempunyai butiran yang lebih halus). Ini dijelaskan, pertama, oleh fakta bahawa taburan maksimum profil kerosakan sinaran sedikit beralih ke kedalaman cetek daripada nilai Rp, dan kedua, pada kedalaman lebih daripada kp intensiti aliran ion yang menembusi ke dalam kekisi berkurangan. . Ia juga jelas (lihat Rajah 6) bahawa pada dos I" 10" ion/cm 2 dalam filem ketiga, taburan saiz kristal adalah boleh dikatakan sama seperti dalam kes penyinaran filem polihablur dengan He + n ion dengan tenaga 20 keV sebelum dos sinaran yang sama.

Selain menghancurkan kristal, pengeboman dengan ion He +, mewujudkan kecacatan sinaran struktur dalam kekisi nikel dan membawa kepada pengumpulan gugusan kekosongan helium dan liang helium, menyebabkan perubahan dalam parameter kekisi nikel.

Perubahan ini direkodkan apabila membandingkan corak difraksi elektron filem yang disinari dengan corak difraksi elektron piawai, iaitu TaCl. Perubahan terbesar dalam parameter kekisi dalam pakej filem ke-2, disinari dengan ion H e + dengan tenaga 100 keV kepada dos I 10x* ion/cm, diperhatikan pada kedalaman 0.2...0.4 μm (3 dan 4 filem pakej). Di sini parameter kekisi berkurangan daripada 0.3524 kepada 0.3522 nm. Keputusan ini adalah dalam persetujuan yang baik dengan data kerja.

Filem kristal tunggal Penyinaran filem nikel kristal tunggal dengan ion helium membawa kepada perubahan dalam struktur mikro sampel yang sama sifatnya seperti dalam kes filem polihabluran.

" " " -, - " " b Rajah 7. Corak pembelauan elektron (a) dan mikrofotograf (b) bagi filem kristal tunggal awal (100) Ni. Rajah 7 menunjukkan corak pembelauan elektron dan mikrofotografi bagi tunggal- filem kristal (100)Ni Filem ini mempunyai struktur kristal yang agak sempurna, ketumpatan terkehel + ialah 10 J... 10* cm" 2.

Selepas penyinaran dengan ion He (E = 20 keV) kepada dos 5 x 10" ion/cm2, keliangan helium berketumpatan tinggi muncul dalam filem (100) Ni (Rajah 8). Dalam kes ini, corak difraksi elektron daripada filem itu berbeza sedikit daripada yang asal, yang menunjukkan kepeliharaan monohabluran sampel Rajah 9 menunjukkan histogram taburan saiz liang gas yang terhasil daripada implantasi ion helium.

Apabila (100) filem Ni disinari kepada dos I I0" ion/cm2, struktur mikro sampel mengalami perubahan yang lebih kuat daripada kes sebelumnya. Corak pembelauan elektron pada dos ini (Rajah 10a) menunjukkan bahawa kristal tunggal dipecahkan kepada blok salah orientasi berbanding arah asal 100, ditentukan oleh sudut kabur jejari pantulan, ialah ±3...5°.

Mikrofotograf filem dalam penghantaran (lihat Rajah 10.6) menunjukkan bahawa sebagai tambahan kepada liang helium dalam isipadu filem pada dos I 10 ion/cm2, lepuh muncul di permukaannya, ini adalah sesuai dengan data karya S13-15]. Histogram taburan saiz liang helium dan lepuh yang muncul dalam (100) filem Ni dalam ion/cm akibat penyinaran kepada dos I - 1 0 "ditunjukkan dalam Rajah II.

–  –  –

Rajah 10. Corak pembelauan elektron (a) dan mikrofotograf (b) bagi filem kristal tunggal (100)Ni yang disinari dengan ion He+ - 20 keV kepada dos 1"101"ion/cmg Rajah II. Histogram taburan saiz (diameter) liang helium dan lepuh dalam filem (IOO)Ni yang disinari dengan ion He+ - 100 keV kepada dos 1 J 0 "ion/cm2. Liang helium dalam Ni membentuk kekisi super yang jelas. Ini dibuktikan dengan pantulan dalam corak pembelauan elektron berhampiran paksi rasuk elektron (lihat Rajah 10, a).

Ambil perhatian bahawa dalam kes ini, satu superlattice liang helium diperhatikan pada dos yang hampir dengan dos kritikal pembentukan lepuh.

1. Penyinaran filem Ni dengan ion He + pada suhu yang hampir dengan suhu bilik membawa kepada pengurangan saiz butiran (hablur) dalam kes filem polihablur dan kepada pemecahan filem kristal tunggal menjadi blok. Selain itu, tahap misorientasi blok pada dos 1"10" ion/cm2 mencapai ±3...5°.

2. Pemecahan unsur-unsur struktur awal akibat penyinaran dengan lemah bergantung pada tenaga pengeboman ion He* dalam julat tenaga 20...100 keV, tetapi amat bergantung pada dos penyinaran.

3. Penyinaran dengan ion He+ membawa kepada perubahan dalam parameter kekisi Ni. Kesan ini sangat lemah dan bergantung kepada dos sinaran.

4. Implantasi ion He + dalam Ni membawa kepada kemunculan keliangan helium dalam isipadu matriks, dan pada dos I-10lS ion/cm2 - kepada kemunculan lepuh pada permukaan filem. Kesan terakhir lebih ketara untuk filem kristal tunggal.

5. Pada dos penyinaran ~1–10 ion/cmg dalam filem kristal tunggal, liang helium membentuk superlattice liang dalam matriks.

BIBLIOGRAFI

1983. Isu 2(25). C.I0I-I04.

2. Zelenskij V.F., Neklydov I.M., Martynov I.S. et al. // Rad. Eff. dan Pepejal Kecacatan. 1990. Jld.115. P.31-43.

3. Belyi I.M., Komarov F.F., Tishkov V.S., Yanovskiy V.M. // Fizik. Stat. Sol. (a).

1978. Jld.45. P.343-352.

4. Bykov V.N., Troyan V.A., Zdorovtseva G.G., Khajmovich V.S. // Fizik. Stat. Sol.

(a). 1975. Jld.32. P.53.

5. Gusev V.A., Martynov I.S., Seryugin A.L. // VANT. Ser.: FRP dan RM. 1976. Isu KZ).

Dari 29-32 y y

6. Hasegawa Y., Fujimoto Y., Okuyama F. // Surf. Sci. 1985. Jld.163. P.L781-L787.

7. Joyce C. Liu, Mayer J.W. // Nucl. Instrumen. Meth. Fizik. Res. 1987. Jld.B19/20.

8. Ruzhitsky V.V., Gribanov Yu.A., Rybalko V.F. dan lain-lain // VANT. Ser.: FRP dan RM. 1989.

Isu 4(51). P.84-89.

9. Burenkov A.F., Komarov F.F., Kumakhov M.A., Temkin M.M. Jadual parameter taburan spatial kekotoran yang ditanam ion. Minsk: Rumah Penerbitan BSU, 1980.

10. Zelensky V.F., Neklyudov I.M., Rybalko V.F. dan lain-lain // Tenaga atom. 1981.

T.50. Isu 5. P.215.

11. Vanshtein B.K. Pembelauan elektron struktur. M.: Rumah Penerbitan Akademi Sains USSR, 1956.

12. Khmelevskaya V.S., Bykov V.N., Zdorovtseva G.G. dan lain-lain // VANT. Ser.: FRP dan RM.

1983. Keluaran 5(28). P.22-26.

13. Dubinko V.I., Slezov V.V., Tur A.V., Yanovsky V.V. // Rad. Eff. 1986. Jld.100.

14. Dubinko V.I., Sleeov V.V., Tur A.V., Yanovsky V.V. // VANT. Ser.: FRP dan RM.

1985. Isu 1(34). P.14-19.

15. Kalin B.A., Korshunov S.N., Chernov I.I. // VANT. Ser.: FRP dan RM. 1987. Isu 4(42).

Artikel itu diterima oleh editor J pada 1 Mac 1992.

UDC ::21.315:537+539.04:535

PERUBAHAN DALAM SIFAT OPTIK KRISTAL TUNGGAL GALLIUM ARSENIDE

DIBAWAH PENGARUH SINARAN

E.P.1evyakova, E.P.Bereznyak, L.P.Rekova, A.V.Rybka, V.A.Kdyukovich (Kh#TI, Kharkov) Pengaruh 22 hablur tunggal arsenide pada spektrum penyerapan IR dikaji menggunakan kaedah spektroskopi inframerah penyinaran gallium, elektron, elektron. =е; 10...

I"lO el./m*, pada /suhu % 100°C dan ion helium (E = 40 keV, D = 2 10 "...

2 10 ion/m, pada suhu bilik). Kebergantungan keamatan proses gangguan yang dirangsang sinaran terhadap struktur sampel yang disinari pada tahap pra-rawatan dan dos penyinaran telah ditetapkan. Semasa desorpsi haba bagi kristal tunggal GaAs yang disinari, peringkat berturut-turut transformasi bahan berlaku dengan degradasi kekisi dan pembentukan baru kumpulan anionik heterovalen As x 0y.

Ciri-ciri perubahan dalam spektrum penyerapan IR bagi kristal tunggal GaAs (jenis-n) di bawah pengaruh penyinaran elektron (E = 6 MeV, D = 5 10 "...I- IO 20 el./m2, + 2 at suhu h-100°C) telah dikaji ) dan ion He (E = 40 keV, D = 2 "Yu" ... 2 * 10™ ion/m, pada suhu bilik).

Spektrum penyerapan IR bagi kristal tunggal asal dicirikan oleh dua jalur utama di rantau 460...470 dan 530 cm"1, dikaitkan dengan getaran kekisi ikatan Ga-As.

Hasil daripada penyinaran elektron, perubahan berlaku dalam spektrum IR yang dikaitkan dengan penurunan keamatan dan peralihan maksimum utama ke rantau LF (sebanyak 10...15 cm"L dengan penurunan umum dalam penghantaran (sehingga 32 berbanding 60% dalam sampel asal) dan pelicinan lengkung masuk akibat gangguan kekisi kristal akibat pembentukan kecacatan yang dirangsang sinaran (terutamanya dalam kekisi galium [I]).

Di bawah pengaruh penyinaran ion (Rajah 1, lengkung 2) dalam spektrum IR GaAs, maksima utama berkurangan dan beberapa puncak kecil meluas: 505, 468 dan 455 cm"1, yang disebabkan oleh susunan sinaran Struktur. Analisis tahap penghantaran T(%) dalam Kawasan 1900...4000 cm"1 sampel yang disinari menunjukkan pergantungan kompleks parameter optik ini pada jenis dan keamatan prarawatan dan dos penyinaran.

Desorpsi terma gas daripada sampel GaAs yang disinari dengan helium telah dikaji. Keputusan desorpsi haba helium ditunjukkan dalam Rajah 2. Ia boleh dilihat bahawa pembebasan helium mula ketara hanya pada T>300°C pada suhu yang lebih rendah, helium tidak dibebaskan daripada sampel pada kadar kenaikan suhu 40°/min. Keluk desorpsi terma helium mencapai maksimum pada T=500°C pada T900°C, pelepasan helium tidak diperhatikan dalam sensitiviti pengesan spektrometer jisim. Jumlah helium yang dibebaskan ditentukan; ia adalah sama dengan 3 - 100 bahagian/cm3, yang sepadan dengan 0.15 zarah setiap molekul GaAs.

Kinetik desorpsi terma helium pada suhu penyepuhlindapan 300, 400 dan 500°C ditunjukkan dalam Rajah 3. Rajah menunjukkan bahawa proses pembebasan helium terpanjang diperhatikan pada T=300°C.

Semasa proses penyepuhlindapan, spektrum jisim desorpsi haba gas telah direkodkan. Kinetik desorpsi terma gas (N2, O l 6, N I 4, H.) pada suhu penyepuhlindapan 400 dan 600°C ditunjukkan dalam Rajah 4. Perlu diingat bahawa semasa penembakan sampel pada semua suhu, tiada perubahan diperhatikan dalam pi^0t dan N2 berbanding dengan nilai latar belakangnya.

Manakala bagi puncak atom N 14 dan 0", peningkatannya sebanyak 2-3 kali diperhatikan pada semua suhu penyepuhlindapan (300, 400, 500°C). Semasa penyepuhlindapan sampel pada T = 600°C, desorpsi terma ion As mula ketara, yang meningkat dengan masa penyepuhlindapan. Pada suhu yang lebih rendah, desorpsi terma ion As tidak diperhatikan.

Kajian penyahsorpsian haba bagi kristal tunggal GaAs yang disinari dengan helium memungkinkan untuk mewujudkan tiga peringkat urutan proses penyepuhlindapan, yang jelas ditunjukkan dalam spektrum IR (lihat Rajah 1, lengkung 3-5). Peringkat awal (300°C) membawa kepada pemisahan maksimum penyerapan utama di kawasan getaran ikatan Ga-As dengan sedikit perubahan dalam keamatan puncak individu. Kemunculan puncak keamatan purata di rantau ini: 750, 650 dan 615 cm"" disebabkan oleh pembentukan baru kompleks anisik heterovalen Asx0y. Peringkat kedua (400°C) disertai dengan penstrukturan semula struktur dan pemecahan ikatan dalam kekisi. Terdapat perubahan ketara dalam spektrum IR. Dalam jalur penyerapan utama, 1 puncak hilang: 530, 500, 468 dan 455 cm"", dan maksimum utama beralih ke rantau HF (sebanyak 5 cm") kepada 540 cm"1. Maksima yang dikaitkan dengan kumpulan anionik berasaskan As meningkatkan keamatannya.

Peringkat ketiga penyepuhlindapan (500°C) membawa kepada degradasi lengkap struktur awal bahan. Jalur resap lebar intensiti sederhana kelihatan dalam spektrum IR dengan maksimum terlicin pada 545 cm"1 dan beberapa puncak diskret dalam kawasan 820...750 cm"1 yang dikaitkan dengan kumpulan anionik AsO.

xy mercy SAINS ATOM dan TEKNOLOGI.

Siri: FIZIK SHMMING SINARAN DAN SAINS BAHAN SINARAN 1 Ш 2. Isu 1(58), 2(59).

800 700 600 500 400 v, cm" Rajah. Spektrum penyerapan IR bagi hablur tunggal GaAs: I m - sampel awal; 2 - selepas penyinaran dengan ion He + (D = 2 * 10 ion/m g);

3 - sampel yang sama selepas penyepuhlindapan pada 300°C; 4 - selepas penyepuhlindapan pada 400°C; 5 - selepas penyepuhlindapan pada 500°C

Oh, rel

(8 Rajah 3. Kinetik desorpsi haba helium daripada GaAs yang disinari dengan ion helium kepada dos 2" 10" ion/m2 semasa penyepuhlindapan sampel pada suhu berbeza: o - T OTZh = 300°C; x - T OTZh = 400°C; d - T O T F =500°C

–  –  –

Keputusan yang diperolehi berkorelasi baik dengan data analisis pembelauan sinar-X dan membolehkan kami mempertimbangkan kaedah spektroskopi IR sebagai kriteria yang boleh dipercayai untuk tahap transformasi struktur dan fasa GaA di bawah pelbagai jenis pendedahan sinaran.

BIBLIOGRAFI

1. Spitsyn V.I., Ryabov A.I., Steliekh N.S. dan lain-lain Pengaruh sinaran ke atas sifat optik bagi kristal tunggal dengan rintangan tinggi Ge, GaAs dan InSe // Izv. Akademi Sains USSR. Ser.:Inorg.

tikar. 1977. T.13. IP2. P.27-29.

2. Smirnova R.I., Klimin A.I. 0 proses kimia yang berlaku semasa pembersihan haba permukaan galium arsenide dalam vakum // Permukaan. 1984. IP9. P.64-68.

3. Kuznetsov G.N., Barsukov A.D., Kandyba G.I. dan lain-lain Perubahan dalam parameter dan sifat elektrik gallium arsenide selepas rawatan haba // Berita universiti.

Ser.: Fizik. 1969. IP5. Vol. 2. P.124-128.

Artikel itu diterima oleh editor pada 11 Mac 1992.

KESAN RADIASI-AKUSTIK DALAM EETAL HYDRIDE

–  –  –

Kesan sinaran-akustik dalam titanium hidrida di bawah penyinaran dengan aliran elektron berdenyut dikaji. Ia ditunjukkan bahawa, sebagai tambahan kepada termoelastik, kesan kelonggaran keanjalan kekisi hidrida logam semasa penyahsorpsian hidrogen yang dirangsang sinaran memberi sumbangan kepada tekanan ultrasonik yang direkodkan.

Penyinaran berdenyut sasaran logam dengan rasuk sinaran mengion membawa kepada pengujaan ayunan akustik, amplitud yang a m ditentukan oleh nilai parameter Grüneisen G sasaran dan ketumpatan kehilangan tenaga rasuk yang hilang di dalamnya e c [I] :

°t w G e i - (1) Persamaan ini sah apabila tekanan akustik teruja ditentukan terutamanya oleh mekanisme termoelastik. Di bawah keadaan tertentu, tekanan yang terhasil sebahagian besarnya boleh bersifat bukan haba dan bergantung kepada keadaan fasa sasaran dan struktur kecacatan dalamannya [4], dengan tegasan mekanikal dalaman dan ubah bentuk memainkan peranan penting.

Menurut idea-idea ini, penyinaran berdenyut hidrida logam juga harus membawa kepada pengujaan getaran akustik sasaran yang bersifat bukan haba. Faktanya ialah atom hidrogen, memasuki kekisi logam, membawa kepada ubah bentuknya, yang, sebagai contoh, untuk logam peralihan dicirikan oleh perubahan dalam isipadu kekisi dengan jumlah urutan ZJ 3 [b]. Memandangkan juga bahawa kesan sinaran pada logam yang mengandungi hidrogen membawa kepada penyahsorpsian sejumlah besar hidrogen daripadanya, ia boleh diandaikan bahawa kesan sinaran-akustik dalam hidrida logam akan menjadi ketara.

Amplitud tekanan getaran ultrasonik yang diuja semasa penyahjerapan adalah berkadar dengan perubahan isipadu rangsangan sinaran berdenyut Av/V bagi kawasan penyinaran hidrida logam, yang, seterusnya, berkaitan dengan kepekatan hidrogen dan maksimum pada nilai hampir. kepada nilai ketepuan keseimbangan.

Oleh itu, amplitud tekanan ultrasonik o teruja oleh aliran berdenyut sinaran mengion dalam sorben hidrogen logam ditentukan oleh kedua-dua tekanan termoelastik o m dan tekanan kelonggaran semasa nyahjerapan hidrogen yang dirangsang sinaran:

–  –  –

Di sini (dE/dx)i dan N ialah kehilangan pengionan khusus zarah rasuk dan nombornya, masing-masing; r - jejari rasuk; ya - perubahan dalam parameter kekisi logam semasa penyerapan-penyahsorpsian atom hidrogen; n^ ialah bilangan atom hidrogen yang tidak diserap; h ialah kedalaman lapisan desorpsi, ditentukan oleh kadar pemindahan atom hidrogen semasa pendedahan sinaran.

Andaikan untuk Ti: G = 2, K = 3 "Y" N m g; (dE/dx)i =11.2*10"" J"i"1; Ya 3 =

h = I0" m dan N = 10" - kita tentukan nj, di mana o g dan o t:

Р /dE\ h

Oleh itu, semasa desorpsi rangsangan sinaran kira-kira 5 * 10 "* liter hidrogen, tekanan akibat kelonggaran mekanikal kekisi di kawasan penyinaran dibandingkan dengan tekanan termoelastik.

Pengukuran eksperimen kesan radio-akustik dalam titanium hidrida telah dijalankan pada pemecut elektron linear KIPT. Reka bentuk eksperimen adalah serupa dengan yang diterangkan dalam [71 Sasaran plat bersaiz 25x60x3 mm dengan soalan SAINS DAN TEKNOLOGI ATOM.

Ssriya: FIZIK KEROSAKAN SINARAN DAN SAINS BAHAN SINARAN. 1992. Jld. 1(58), 2(59). 1-137. 33 20 G

–  –  –

dengan pengesan piezoelektrik yang dipasang pada hujungnya, ia disinari dengan pancaran elektron yang disatukan kepada diameter 10 mm dengan tenaga awal 30 MeV. Kekerapan denyutan semasa = 6.3 Hz dipilih daripada keadaan pemanasan suhu rendah sasaran, dT$ I K. Tempoh denyut semasa ialah 8*10-* s.

Eksperimen mengukur pergantungan amplitud voltan elektrik U, direkodkan daripada penerima piezoelektrik dan berkadar dengan tekanan akustik o^, pada nilai purata arus rasuk J untuk sasaran yang diperbuat daripada Ti tulen dan mengandungi TiHj. Daripada pergantungan yang ditunjukkan dalam rajah, dapat dilihat bahawa lebihan 1Ho a untuk sasaran yang mengandungi TiH adalah kira-kira 1.6 kali.

Perlu diingatkan bahawa pembebasan tenaga haba akibat penguraian sinaran dan perubahan fasa dalam hidrida logam yang disinari boleh menyumbang kepada o a melalui peningkatan dalam o m Walau bagaimanapun, penilaian menunjukkan bahawa mekanisme yang paling mungkin bertanggungjawab untuk melebihi tekanan akustik yang direkodkan adalah mekanisme kelonggaran anjal hidrida logam kekisi semasa nyahsorpsi hidrogen yang dirangsang sinaran.

BIBLIOGRAFI

1. Zalyubovsky I.I., Kalinichenko A.I., Laeurik V.T. Pengenalan kepada akustik sinaran. Kharkov: Sekolah Vitsa, 1986.

2. Volovik V.D., Lazurik V.T. Kesan akustik rasuk zarah bercas dalam logam // FTT. 1973. T.15. hlm.2305-2307.

3. A.s. I 56I484 USSR, MKH 3 G 01 t I/I6. Kaedah untuk memantau perubahan fasa P dalam logam dan aloi / V.D. Volovik, S.I. Ivanov / UOtkritie. Ciptaan. 1978.

4. Volovik V.D., Ivanov S.I., Stervoedov N.G. Pengubahsuaian dos pelepasan akustik rangsangan sinaran // Abstrak Persidangan All-Union Pertama mengenai pengubahsuaian sifat bahan struktur oleh rasuk zarah bercas. Tomsk, 1988. 4.II. P.158-160.

5. Alefeld G., Felkl I. Hidrogen dalam logam. T.I. M.: Mir, 1984.

6. Avilov A.M., Borshkovsky I.A., Volovik V.D., Ivanov S.I. // UV1. 1989.

T-34. P.892-895.

7. Volovik V.D.. Ivanov S.I. // PTE. 1975. Dan?5. P.29-33.

Artikel itu diterima oleh editor pada 11 Mac 1992.

UDC 539.12.04

PENYEMBARAN DAN HAKISAN BAHAN PYROCARBON DI BAWAH KESAN

DEUTERIUM DAN DEUTERIUM + HULIUM PLASIA

R.G.Khanbekpv, O.S.Virgiliev, V.#.Rybalko, A.N.Mirahmedov (INP, Alma-Ata; NIIgrafit, Moscow; KIPT, Kharkov) Pengaruh struktur awal dan penyinaran awal pcrocarbon dengan neutron untuk sputtering semasa pegun dan ir berdenyut ion deuterium dan deuterium + plasma helium.

Kerosakan dan percikan permukaan bahan struktur diperhatikan dengan hampir semua jenis penyinaran. Walau bagaimanapun, kesan bahan percikan adalah paling ketara semasa penyinaran plasma dengan ion pelbagai unsur. Berdasarkan data yang ada, model dan mekanisme penyemburan bahan dicadangkan.

Walau bagaimanapun, data percubaan dalam beberapa tahun kebelakangan ini menunjukkan nilai pekali sputtering yang besar (S M O *... I0 2 dan lebih tinggi), yang bercanggah dengan model sedia ada. Dalam hal ini, eksperimen tambahan diperlukan untuk menerangkan nilai S yang tinggi tersebut.

Kertas kerja ini membentangkan data eksperimen tentang percikan bahan pirokarbon dengan struktur awal dan darjah grafitasi yang berbeza. Keadaan struktur karbon pirolitik juga telah diubah dengan memperkenalkan kecacatan sinaran semasa penyinaran dengan neutron. Untuk menyembur bahan karbon-grafit, deuterium pegun dan berdenyut serta deuterium + plasma helium digunakan. Mod penyinaran pada pemasangan plasma yang digunakan telah dipilih sedemikian rupa untuk mensimulasikan keadaan plasma dekat dinding dalam reaktor termonuklear, serta pecahan plasma termonuklear ke permukaan bahan unit yang paling tertekan.

Untuk penyinaran dengan plasma deuterium pegun, pemasangan "Naga" (KIPT, Kharkov) telah digunakan. Skim, parameter dan keputusan pensijilan mod penyinaran diterangkan secara terperinci dalam kerja-kerja. Sampel yang dikaji diletakkan di dalam kebuk pemasangan i:a dua katod pada potensi yang sama, dan badan kebuk vakum berfungsi sebagai anod. Gegelung mencipta medan magnet selari dengan lajur nyahcas. Purata tenaga ion plasma ialah 800 eV, arus rasuk ialah 7.2 mA, dan ketumpatan arus ialah 0.4 mA-cm"2. Voltan pada katod ialah I kV. Tekanan operasi dalam nyahcas berubah dalam julat 3...5 mm Hg .

Suhu pada sampel semasa penyinaran tidak melebihi 100 °C.

Untuk mensimulasikan keadaan tidak pegun plasma termonuklear, deuterium dan deuterium + plasma helium dengan kandungan 503D telah digunakan! + 50% H e + menggunakan pemecut Prosvet (KIPT, Kharkov) [3] dengan parameter pancaran berikut:

Tenaga ion pada maksimum taburan 2...3 keV 2 1.5 "J-cm" » imp-1 Pembebasan tenaga pada sampel 5*10" bahagian.* cm"2-imp:1 Ketumpatan zarah dalam tandan plasma Bilangan denyutan 50 Tempoh pembekuan masa 2"I0**c 2.5*10"frekuensi* cm"2 Jumlah dos sinaran Jumlah pekali sputtering dikira menggunakan formula A Am S=, MD dengan A ialah nombor Lvogadro; lt - penurunan berat badan dalam gram; M ialah jisim atom sasaran;

D ialah jumlah bilangan ion.

Untuk mengkaji proses pelepasan semula deuterium dari permukaan karbon pirolitik, pemasangan "Skif" (KhFTK, Kharkov) telah digunakan. Penyinaran telah dijalankan pada suhu bilik dengan pancaran ion deuterium yang dipisahkan monoenergi dengan tenaga 25 keV. Ketumpatan arus rasuk ialah 30...40 μA "cm"2, tekanan operasi dalam ruang 2-10" ialah 5 Pa.

Rajah 1a menunjukkan data tentang pekali sputtering bahan pirokarbon yang diperoleh melalui pemendapan metana daripada fasa gas ke atas substrat dan tertakluk kepada penyepuhlindapan terma pada 2450, 2600°C dan penyepuhlindapan terma pada 2800°C.

Penyinaran dilakukan dengan plasma pegun deuterium (E dan o n = 800 eV) hingga kelancaran 4 * 20 * ° cm "2. Daripada keputusan jelas bahawa pekali sputtering bergantung pada suhu rawatan. Seperti yang diketahui, pada suhu rawatan sehingga 2800 ° C karbon pirolitik dengan tahap grafitisasi yang rendah berubah menjadi pirografit dengan tahap grafit yang tinggi, hampir dengan struktur grafit monohabluran Selain itu, pekali percikan maksimum berlaku dalam sampel yang tertakluk kepada penyepuhlindapan haba pada 2600°C. . Nilai minimum pekali sputtering ialah

ISU SAINS ATOM DAN TEKNOLOGI.

Siri: FIZIK KEROSAKAN SINARAN DAN SAINS BAHAN SINARAN. 1992. Vyg. 1(58), 2(59). 1-137. 35 200.2400 2600 2800 TX 5-l6" MO4

–  –  –

Rajah 1. Kebergantungan pekali sputtering karbon pirolitik pada suhu rawatan haba: penyinaran plasma deuterium pegun (a); deuterium berdenyut + penyinaran plasma helium (b) sampel yang diperoleh pada 2100°C. Rajah 1 menunjukkan bahawa pergantungan pekali sputtering semasa penyinaran pegun dengan ion deuterium adalah tidak linear.

Nilai minimum dan maksimum S berbeza hampir dua kali ganda.

Rajah 1.6 menunjukkan lengkung perubahan dalam pekali sputtering bahan pirokarbon yang sama, hanya penyinaran telah dijalankan dengan plasma deuterium + helium. Dengan penyinaran plasma berdenyut (D|+He +), pergantungan pada suhu prarawatan adalah berbeza. Pekali sputtering minimum berlaku dalam sampel dengan suhu pemprosesan 2450°C, manakala nilai maksimum S = 19.2 atom "ion"1 diperhatikan dalam sampel pirografit yang diproses pada T o 6 p = 2800°C. Perbezaan paling ketara antara keputusan yang diperoleh semasa penyinaran dengan plasma pegun dan berdenyut adalah perbezaan besar dalam pekali sputtering, yang berjumlah dua susunan magnitud.

Daripada eksperimen yang diterangkan, ia mengikuti bahawa pekali sputtering bahan pirokarbon dipengaruhi oleh kedua-dua parameter dan komposisi pancaran plasma dan keadaan struktur plasma.

Perbezaan dalam pekali sputtering karbon pirolitik, sifat perubahan dalam lengkung S (T Q 6) di bawah mod penyinaran yang berbeza, serta nilai besar S = D = 19.6 pada penyinaran menunjukkan bahawa bagi setiap mod penyinaran, percikan karbon pirolitik berlaku melalui pelbagai mekanisme.

Teori lata Zygmund menerangkan sputtering pada nilai kecil pekali sputtering (dalam kes kami, pada S ^ IQ-"..LO"1 at.* ion-1). Apabila S melebihi I...10 at.-ion^ teori ini tidak sah. Peningkatan mendadak dalam pekali sputtering 2 nampaknya dikaitkan dengan pelepasan tenaga tinggi (15 J cm) dan mod penyinaran berdenyut. Ini dengan ketara mengubah tenaga pengikatan atom sasaran, dan, mungkin, sputtering berlaku bukan sahaja disebabkan oleh detasmen satu atom IX, tetapi juga kompleksnya. Di samping itu, entrainment tempatan yang ketara dicipta oleh kedua-dua kecerunan suhu dan voltan, yang jauh lebih besar daripada kecerunan yang sepadan di bawah penyinaran pegun Faktor terakhir yang boleh mengubah pekali sputtering dengan ketara ialah komposisi kompleks pancaran ion karya 16,7], di mana kesan ke atas penyinaran serentak dengan pelbagai ion dipertimbangkan dan dikaji Oleh itu, dalam C73, kesan sinergi diperoleh apabila pekali sputtering meningkat secara mendadak (mengikut susunan magnitud) apabila disinari serentak dengan. ion hidrogen dan elektron.

Oleh itu, untuk mengenal pasti lagi mekanisme percikan bahan pirokarbon di bawah penyinaran plasma, adalah perlu untuk menjalankan eksperimen dengan penyinaran berdenyut komponen tunggal. Sampel yang sama telah diambil, dan plasma deuterium digunakan dalam mod penyinaran berdenyut.

Rajah 2 menunjukkan keputusan pengukuran pekali sputtering di bawah penyinaran deuterium berdenyut. Ia boleh dilihat bahawa S(T0(jp) mempunyai, seperti sebelum ini, pergantungan tak linear. Pekali sputtering maksimum ialah 60 at./ion untuk karbon pirolitik (T O C = 2100°C). Kemudian, dengan peningkatan suhu rawatan haba, nilai s turun mendadak kepada 20... 10 at./ion, pekali sputtering minimum ialah ^12 at./ion untuk grafit pirolitik (T 0 n = 2800 0 C), nilai ini lebih rendah daripada yang diperoleh dengan (D + He +) penyinaran berdenyut dalam kes sampel karbon pirolitik (T O C = 2100°C) pekali sputtering dengan penyinaran komponen tunggal meningkat hampir 5 kali ganda.

Dan pada sampel yang dipanaskan secara terma pada 2450°C dan kemudian disinari dengan plasma deuterium komponen tunggal, pekali sputtering berkurangan daripada S = 60 kepada S = 22 at./ion.

–  –  –

–  –  –

t: daripada sinaran neutron kepada 70...800°C Rajah.5. Jumlah relatif deuterium yang digabungkan ke dalam karbon pirolitik pada suhu deuterium awal yang berbeza mencapai penyinaran neutron tertentu pada tahap yang sepadan dengan yang diperhatikan pada suhu penyinaran neutron 500°C.

Oleh itu, dalam kerja ini, data eksperimen mengenai percikan plasma bahan pirokarbon bergantung kepada suhu rawatan terma dan termomekanikal diperolehi. Kebergantungan dos dan suhu pengaruh penyinaran neutron awal pada pekali sputtering pirokarbon semasa penyinaran plasma telah dikaji. Telah ditunjukkan bahawa proses memercikkan karbon pirolitik di bawah deuterium berdenyut dan penyinaran plasma deuterium + helium adalah berbeza.

BIBLIOGRAFI

1. Burchenko P.Ya., Volkov E.D., Rybalko V.F. dan lain-lain//FKHOM. 1987. H.46-48

2. Volkov E.D., Gribanov Yu.A., Rybalko V.F. // VANT. Ser.: FRP dan RM 1988 Vyi. 1(43). P.74-77.

3. Belikov A.G., Goncharenko V.P. dan lain-lain // Tenaga atom. 1981. T.51. Isu 6.

4. Behrich R. Percikan oleh pengeboman zarah ob pepejal unsur tunggal.

Berlin, Heidelberg, New York, Springer-Verlag, 1981. P.281.

5. Martynenko Yu.V. Masalah interaksi zarah pantas dengan pepejal yang berkaitan dengan penciptaan reaktor termonuklear: Pracetak IAE-2815. M., 1977.

6. Guseva I.I., Ivanov S. M. et al.: laporan S6ornik. Seminar negara-negara CMEA. Sukhumi!

7. Blackman L.C., Sa-jnders G., I"bbelohde A.R. Proc. Roy Soc (london), klb*.

8. Losty H.H., Orchard I.S. Proc. Konf. Karbon ke-5 1962. Jld.1. N4. P.519.

9. Zelensky V.F., Rybalko V.F., Morozov A.N. dan lain-lain. Eksperimen pada pelakuran termonuklear sejuk dalam Pd dan ri. tepu dengan deuterium melalui implantasi ion: Pracetak KIPT S9-6I. Kharkov: KIPT, 1989.

38 Artikel itu diterima oleh editor pada 11 Mac 1992.

UDC 621.785:669.618.26+621.771

APLIKASI RALU ELEKTRON RELATIVISTIK

UNTUK RAWATAN RADIASI-TERMA BAHAN LOGAM

I.V.Frantsenyuk, L.I.Frantsenyuk (NLMK, Lipetsk); Yu.I. Gofman, S.A. Pismeietsky, I.V. Mizik, T.A. Kovalenko, T.f. Penggunaan rasuk elektron relativistik untuk penyepuhlindapan, pengerasan dan lain-lain jenis pemprosesan bahan logam diterangkan.

Pada masa ini, teknologi berasaskan pemprosesan bahan dengan aliran tenaga tertumpu semakin meluas. Salah satu teknologi tersebut ialah rawatan haba sinaran (RTT) bahan logam dengan rasuk elektron relativistik (REB) [I]. Kedalaman penembusan besar elektron relativistik membolehkan bahan dipanaskan bukan dari permukaan, tetapi secara merata sepanjang keseluruhan ketebalan lapisan yang disinari. Kuasa dan kecekapan pemecut teknologi moden mencapai nilai sedemikian sehingga mereka boleh bersaing dengan sumber tenaga pekat lain dari segi produktiviti dan kecekapan. Dengan menukar tenaga elektron, ketebalan lapisan yang disinari boleh dilaraskan secara fleksibel, dan pengimbasan rasuk membolehkan kawasan yang besar dirawat. Secara praktikalnya juga penting bahawa, menggunakan REB, adalah mungkin untuk menjalankan penyinaran bukan sahaja dalam vakum, tetapi juga dalam udara atau dalam persekitaran lengai, tanpa mewujudkan sisa radioaktiviti. Tahap kebolehkawalan pancaran elektron yang tinggi memungkinkan untuk mengautomasikan proses teknologi.

Dengan bantuan RTO REP adalah mungkin, pada dasarnya, untuk menjalankan pemprosesan bahan logam berikut:

Pengerasan;

Amorfisasi, doping dan pengagihan semula kekotoran.

Semasa RTO, perubahan dalam struktur, fasa, dan komposisi kimia bahan yang disinari boleh berlaku. Pada masa yang sama, kekuatan, kemuluran, rintangan haus, kekuatan hentaman dan ciri-ciri lain bahan meningkat.

LALUAN ELEKTRON MELALUI LOGAM

Seperti yang diketahui, apabila elektron relativistik melalui jirim, mereka berinteraksi dengan nukleus dan elektron atom. Semasa penyerakan pada nukleus, jika tenaga yang dipindahkan melebihi tenaga anjakan ambang, pasangan Frenkel terbentuk: kekosongan dan atom dalam celahan, supaya kecacatan titik dalam logam mempunyai kepekatan yang meningkat berbanding dengan keseimbangan.

Hasil daripada penyerakan oleh elektron petala atom, pengujaan dan pengionan atom berlaku.

Kehilangan tenaga semasa proses ini menentukan julat elektron kejadian dalam bahan, pemanasannya semasa penyinaran, dan dos yang diserap. Julat elektron dalam pelbagai bahan boleh ditentukan daripada nisbah A(O.285E - 0.137)/Z, (1) di mana 11 ialah julat elektron praktikal, cm; Z dan A - caj dan nombor atom bahan; P - ketumpatan, g/cm3; E - tenaga, MeV.

–  –  –

APLIKASI LAIN RTO

Mari kita lihat secara ringkas aplikasi RTO lain untuk memproses bahan logam. Oleh itu, kerja memerhatikan peningkatan dalam rintangan haus keluli alat selepas penyinaran dengan elektron dengan tenaga 2 MeV sehingga kelancaran 5 * 10 "bahagian./cm?

Penyinaran membawa kepada penurunan dalam pekali geseran dan haus beberapa kali.

Di antara keluli alat dengan rintangan haba yang berbeza, peningkatan terbesar dalam rintangan haus diperhatikan dalam keluli berkelajuan tinggi. Ini dikaitkan dengan pembentukan karbida yang tersebar halus di bawah pengaruh penyinaran.

Kerja itu melibatkan penyinaran jangka pendek tetulang gulung yang diperbuat daripada keluli bergrafit. Bahan telah disejukkan selepas penyinaran dengan jisim produk. Hasil daripada RTO, lapisan yang diperkuat sehingga 3 mm dalam diperolehi.

RTO dengan pengaliran semula juga membawa kepada pengerasan. Ujian industri kelengkapan telah menunjukkan peningkatan dalam rintangan operasinya sebanyak 2-5.6 kali.

Dalam kerja, keluli telah dialoi oleh penyinaran elektron. Serbuk tungsten dan boron karbida disapu pada keluli 3. Selepas lebur dengan rasuk elektron, pengerasan lapisan permukaan sehingga 1.5 mm tebal diperhatikan.

Kesusasteraan mencadangkan bahawa pemindahan jisim semasa RTO REB dikaitkan dengan pengagihan suhu dan kecacatan yang tidak seragam dalam bahan yang disinari, yang membawa kepada berlakunya aliran atom tidak berkompensasi dalam aloi. Mungkin juga penting di sini bahawa keanehan pelepasan haba semasa penyinaran bahan REB membawa kepada kadar pemanasan yang tinggi, dan ini, seterusnya, mempercepatkan penghabluran semula.

Secara umum, boleh dinyatakan bahawa rawatan radiasi-terma bahan logam nampaknya menjanjikan untuk digunakan dalam industri kejuruteraan metalurgi dan mekanikal.

BIBLIOGRAFI

T. Machurin E.S. Proses teknologi terma sinaran pemprosesan logam // VANT. Ser.: Teknologi sinaran. 1985. Isu 3(31). P.99-103.

2. Zelensky V.F., Neklyudov I.M., Chernyaeva T.P. Kecacatan sinaran dan bengkak logam. Kyiv: Naukova Duma, 1988Markus V. Hubungan julat-tenaga untuk pecutan linear elektron rasuk pengimbasan // Phys. Med. biol. 1986. Jld.31. N 6. P.657-661.

4. Moiseev A.A., Ivanov V.I. Buku panduan dosimetri dan kebersihan sinaran.

I.: Energoatomizdat, 1984.

5. Gochaliev G.Z. Dosimetri teknologi. M.: Atomenergoizdat, 1984.

6. Meshkov I.N. Negeri dan prospek untuk pembangunan teknologi sinaran // Pengubahsuaian struktur dan sifat bahan logam dengan pancaran elektron: Abstrak laporan untuk mesyuarat seminar. Lipetsk, 1989. P.2-4.

7. Franzenkzh I.V., Franzenyuk L.I., Gofman Yu.I. dan lain-lain. Mengenai kemungkinan menggunakan rawatan radiasi-terma dalam pengeluaran rolling lembaran // Abstrak persidangan saintifik dan teknikal "Pencapaian moden dalam teori dan amalan rolling lembaran nipis". Lipetsk, 1990. P.17.

8. Frantsenyuk I.V., Frantsenyuk L.I., Gofman Yu.I. dan lain-lain. Perubahan dalam sifat keluli elektrik selepas rawatan terma sinaran // Pengubahsuaian sifat bahan struktur oleh rasuk zarah bercas: Abstrak laporan di Persidangan All-Union. T.4. Sverdlovsk, 1991. P.16-17.

9. Braginskaya A.E., Monin V.M., Makedonsky A.V. et al. Perubahan dalam rintangan haus keluli alat di bawah penyinaran elektron // FKhOM. 1983. P.I.

10. Aleksandrova N.M., Skoblo T.S. Kesan penyinaran pada struktur dan sifat mekanikal keluli bergrafit // EOM. 1988. (R4. Hlm. 14-17.

11. Aleksandrova N.M., Shcherbedinsky G.V., Lazarev V.N. dan lain-lain. Struktur wayar besi tuang kilang keratan kecil selepas diproses dengan pancaran elektron // Sains logam dan pemprosesan haba bahan. 1991. No. 3. P.10-12.

12. Kraev G.V., Poletika I.M., Meita V.L. dan lain-lain. Aloi keluli menggunakan tenaga elektron relativistik // Izvestia SB AN USSR. 1989. Isu 4 C.II9-I25.

13. Pobol I.L. Rawatan haba rasuk elektron bagi bahan logam // Keputusan Sains dan Teknologi. Ser.: Sains logam dan rawatan haba. M."VINITI, 1990. T.24. P.99-166.

14. Gopal D., Mitchell T.E. Penghabluran semula yang disebabkan oleh penyinaran elektron bagi nikel yang cacat // Acta Metallurgica. 1974. Jld.8. P.1135-1140.

15. Polukhin P.I., Gorelik S.S., Vorontsov V.K. Asas fizikal ubah bentuk plastik. M.: Metalurgi, 1982.

Artikel itu diterima oleh editor pada 11 Mac 1982, Bahagian Tiga

HELIUM DAN HIDROGEN DALAM LOGAM

UDC 548.33.548.73

PENGARUH HELIUM TERHADAP PERKEMBANGAN PROSITI SINARAN

V W DAN DALAM ALOI Ni-0.48 berat L Sc A.G. Guglya, I.I. V.V. Chechel-Ternikov (KhAI, Kharkov) Menggunakan mikroskop elektron dan spektrometri jisim, corak pembengkakan Ni dan aloi g.._sti Ni-0.48 wt.% Sc, sebelum ini tepu pada siang hari hingga ^10 2 at., telah dikaji % dan disinari dengan ion kromium dengan tenaga 750 keV pada suhu ezO D C, serta ciri-ciri pengagihan semula skandium dalam aloi di bawah penyinaran.

Telah ditunjukkan bahawa ketepuan aloi dengan helium pada 620°C dan penyinaran seterusnya pada suhu yang sama membawa, di satu pihak, kepada pembengkakan yang ketara berbanding dengan penyinaran oehelium, dan sebaliknya, kepada penyebaran sengit skandium dalam. ke dalam bahan dan pembentukan zon penyusutan dengan lebar 10...120 nm, di mana kepekatan skandium adalah 2-3 kali kurang daripada jumlah.

PENGENALAN Adalah diketahui bahawa pengenalan walaupun sedikit kekotoran ke dalam logam memberi kesan ketara kepada sifat pembangunan kehelan dan struktur liang di bawah penyinaran. Banyak kajian eksperimen dan teori telah membincangkan pelbagai kemungkinan mekanisme pengaruh kekotoran doping pada proses pembentukan kecacatan.

Telah diperhatikan bahawa bergantung pada nisbah antara saiz atom kekotoran dan atom kekisi logam, kebarangkalian pembentukan kompleks atom kekotoran-kosong dan kekotoran-interstisial berubah. Pembentukan kompleks tertentu tidak dapat tidak menjejaskan mobiliti effeik primorium dan boleh membawa sama ada kepada pemindahan t ke T n v i -spectral lefectons dan fo-"mirop.chiyu. -r; fasa baru, atau kepada pembentukan pusat penggabungan semula yang berkesan L 6, 7].

Kerja menunjukkan kemungkinan kewujudan 1 o n Ch. P l v i - kekutuban berubah-ubah, yang boleh mengurangkan pembentukan liang dalam bahan dengan ketara.

Sebaliknya, diketahui umum bahawa kehadiran helium secara radikal boleh mengubah sifat nukleasi dan pertumbuhan liang dalam bahan apabila ia disinari.

Khususnya, dalam logam yang dialoi dengan sejumlah kecil kekotoran, pembentukan pelbagai kompleks He n Me m, He n V m adalah mungkin, kewujudannya mesti diambil kira apabila membangunkan model pembengkakan tertentu. Walau bagaimanapun, tidak ada kerja yang mencukupi yang mengkaji secara khusus kesan helium pada pembentukan liang dalam aloi aloi rendah yang tertakluk kepada penyinaran ion.

Dalam kerja ini, kajian perbandingan fenomena pembengkakan dalam nikel dan dalam aloi Ni-0.48 wt.% Sc telah dijalankan di bawah keadaan tepu awal dengan helium dan penyinaran seterusnya dengan ion kromium.

PROSEDUR EKSPERIMEN

Sejurus sebelum implantasi helium, sampel aloi Ni dan Ni-Sc setebal 450 μm disepuhlindapkan dalam vakum tidak lebih buruk daripada 10" Pa pada 800°C selama 1 jam. Implantasi helium telah dijalankan pada tenaga 120 keV dan suhu Ti 50°C dan T 2 = 620 °C dan fluks kamiran 1.5 1016 ion*cm~a. Penyinaran seterusnya dilakukan dengan ion kromium Cr "(E = 750 keV) pada suhu 620°C, intensiti rasuk 2 * 10" ion * cm "gs-1 dan dalam julat dos 5 ... 125 anjakan/pada . ."1.

–  –  –

SOALAN A"GOMS SAINS DAN TEKNOLOGI.

42 Siri: RACUN SINARAN SH SH DAN RLDIATSIP111YUG. MLterILLOWELSHK. 1 9 9 2. Isu. N 5 8), 2 (5 9) 1 - 1 3 7 Suhu penyinaran 620°C dipilih sebagai suhu pembengkakan maksimum aloi Ni-Sc, yang ditentukan lebih awal untuk kadar kerosakan yang serupa.

Kajian pasca penyinaran struktur liang telah dijalankan pada mikroskop JEM-IOOCX, dan pengagihan kekotoran secara mendalam telah dijalankan menggunakan spektrometer jisim MC-720IM dengan parameter sputtering Ed g = 6 keV, JAr = I8 μA/cm 2.

KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN

Struktur awal sampel adalah kristal tunggal, saiz butiran di dalamnya berbeza dari I hingga 5 μm. Had keterlarutan skandium dalam nikel pada 620°C tidak melebihi 0.2 wt.R, oleh itu sebahagian daripada atom kekotoran berada dalam mendakan tidak sekata di seluruh badan bijirin, saiz puratanya ialah ^ 150 nm. Selepas tepu dengan helium dan penyinaran dengan kromium, liang-liang terbentuk dan bengkak kedua-dua nikel dan aloi berlaku. Hasil kajian menunjukkan bahawa bengkak secara signifikan bergantung pada suhu implantasi helium, dos kerosakan dan kehadiran skandium dalam nikel.

O 20 40 60 80 100 120

a b Rajah.2. Kebergantungan dos ketumpatan liang (n), saiz puratanya (a) dan nilai bengkak (aV/V%) nikel (o, l, o) (a) dan aloi nikel-skandium ( ,*, ) (b): a, a- tanpa helium; d,d - pra-tepu dengan helium pada T=620°C; o, - pra-tepu dengan helium pada T50°C Rajah 2 menunjukkan pergantungan dos parameter pembengkakan Ni dan aloi Ni-Sc untuk kaedah pengenalan awal helium yang berbeza. Dapat dilihat bahawa, tidak kira sama ada helium terdapat dalam bahan atau tidak, penambahan skandium membawa kepada pengurangan ketara dalam pembengkakan nikel. Walau bagaimanapun, penurunan paling dramatik diperhatikan untuk penyinaran bebas helium dan untuk kes tepu dengan helium pada suhu rendah (lihat Rajah 2, a, b).

Analisis struktur kecacatan aloi Ni-Sc menunjukkan bahawa liang yang terhasil tidak dikaitkan dengan mendakan sedia ada, tetapi diagihkan secara sama rata ke seluruh isipadu keseluruhan sampel. Di samping itu, ketumpatan liang dalam aloi untuk semua kaedah penyinaran adalah lebih tinggi daripada nikel tanpa skandium dan, seperti saiz purata liang, sangat sensitif kepada suhu implantasi helium. Pada suhu rendah, taburan saiz liang dalam aloi mengandungi dua maksima: yang lebih besar sepadan dengan liang kecil, yang lebih kecil sepadan dengan liang dengan jejari yang besar (Rajah 3). Pengenalan helium pada 620°C mencipta sistem liang di mana tidak ada dua maksima yang ditakrifkan dengan jelas (Rajah 4), walau bagaimanapun, kedua-dua saiz liang purata dan jumlah bengkak dalam aloi adalah kurang ketara berbanding dalam nikel.

Berdasarkan data dari kerja, di mana ia menunjukkan bahawa nilai 102 at.-at.1 adalah kepekatan minimum helium, pengenalan awal yang ke dalam nikel membawa kepada penampilan hanya liang yang dipenuhi gas, kita boleh membuat kesimpulan. bahawa apabila mentafsir hasil kerja ini, proses itu harus dianggap pembentukan liang di bawah keadaan interaksi aliran kekosongan dan atom interstisial dengan atom helium dan skandium.

–  –  –

–  –  –

Cr 0 C " P t 60 50 30 20 10 060 50 10 O 1L AO X 20 at.u.e.passes Kemunculan zon hampir permukaan yang habis skandium dan diperkaya nikel boleh dijelaskan dalam rangka konsep songsang Kesan Kirkendall. Semasa penyinaran suhu tinggi aloi dengan ion kromium, aliran tercipta kekosongan yang bergerak ke arah permukaan yang disinari, dan, dengan itu, aliran terbalik atom skandium yang meresap Dalam keadaan ini, atom nikel membentuk aliran tapak celahan songsang kepada skandium, bergerak ke arah permukaan.

Pengeboman awal aloi dengan helium pada 620°C juga mewujudkan aliran kekosongan ke permukaan. Ini membawa kepada penyebaran skandium jauh ke dalam bahan yang sudah berada di peringkat tepu, dan pengedaran awalnya sebelum penyinaran dengan kromium akan berbeza daripada pengedaran yang wujud selepas implantasi helium pada suhu bilik. Akibatnya, taburan akhir skandium dalam sampel tepu dengan helium pada 620°C dicirikan oleh zon penyusutan yang lebih luas daripada sampel di mana helium diperkenalkan pada Ti50°C.

Perhatian harus diberikan kepada fakta bahawa ketebalan zon yang dilihat melalui mikroskop elektron adalah hampir dengan lebar kawasan skandium yang habis. Oleh itu, dalam kes ketepuan suhu tinggi dengan helium, peningkatan ketara dalam pembengkakan aloi Ni-Sc boleh ditukar bukan sahaja oleh mobiliti resapan tinggi helium dan pembentukan nukleus liang besar pada peringkat implantasi, tetapi juga oleh penyebaran skandium yang dirangsang sinaran jauh ke dalam bahan dan penurunan peranannya dalam nukleasi liang dalam lapisan yang dikaji.

KESIMPULAN Menjalankan kajian tentang pengaruh kaedah pengenalan awal helium ke dalam nikel dan aloi Ni-0.48 wt.% Sc menunjukkan bahawa aloi ini, yang menunjukkan rintangan yang tinggi terhadap bengkak kekosongan, mengubah rintangannya kepada pendedahan radiasi di bawah pengaruh implan. helium. Lebih-lebih lagi, jika dengan pengenalan suhu rendah helium hanya taburan liang, tetapi bukan jumlah bengkak, berubah dengan ketara, maka implantasi suhu tinggi dicirikan oleh peningkatan ketara dalam saiz liang purata dan bengkak.

Di bawah pengaruh implantasi dan penyinaran suhu tinggi, pengurangan ketara kawasan permukaan dalam skandium berlaku, yang mesti diambil kira apabila mentafsir keputusan mengenai pembengkakan aloi yang diperoleh menggunakan eksperimen simulasi.

RUJUKAN

1. Wollenberg H. Interaksi interstisial diri dengan zat terlarut // J. Nucl. Mat.

1978. Jld.69/70. P.362-371.

2. Koch R., Wahi R., Wollenberg H. TEM-penyiasatan evolusi mikrostruktur dalam aloi Cu-Be yang disinari simulasi // J. Nucl. Mat. 1981.

Jld.103/104. P.1211-1216.

3. Bakai A. S., Zelensky V. F., Matvienko B. V. et al. Mengukuhkan penggabungan semula kecacatan struktur semasa penguraian larutan pepejal di bawah penyinaran // VANT. Sey.FRP dan RM. 1983. Jld. 5(28). N.W.-P. *

4. Okamoto P., Rehn L. Pengasingan akibat sinaran dalam aloi binari dan ternari // J. Nucl. Mat. 1979. Jld.83. P.2-23.

5. Goluboe S. I., Odintsov D. D. Pertumbuhan sinaran fasa-m pada sinki kecacatan titik dalam aloi nikel-silikon perduaan // VANT Ser.: FRP dan RM.

Vol. 3(45). P.25-29.

6. Little E.A., Stow D.A. Bengkak kosong dalam reaktor cepat disinari aloi besi-kromium perduaan ketulenan tinggi // Proc. Int. Conf. Corse. Perancis, 4-8 Jun

7. Piller P., Marwick A. Resapan dan pengasingan dipertingkatkan sinaran dalam Ni dan Ni-0.33 at.ZSi aloi: kesan perangkap kecacatan titik // J. Nucl. Mat.

1979. Jld.88. P.42-47.

8. Gann V.V., Marchenko I.G. Pemodelan kelompok kekosongan kekotoran dalam Ni // VANT. Ser.: FRP dan RM. 1987. Isu 2(40). P.27-28.

9. Van dar Kolk G., Van Veen A., Caspers L. Pengikatan helium kepada bendasing logam dalam tungsten; eksperimen dan simulasi komputer // J. Nucl. Mat.

1985. Jld.127. P.56-66.

10. Gann V.V., Yudin O.V. Program untuk mengira profil standard pengedaran kecacatan sepanjang kedalaman bahan // VANT. Ser.: FRP dan RM. 1979. Jld. 1(9).

11. Zelensky V.F., Neklyudov I.M., Matvienko B.V. dan lain-lain Kajian simulasi tentang kesan pembengkakan sinaran nikel dan aloinya. P. Kajian pembengkakan nikel dan aloinya // Prosiding persidangan sains bahan reaktor, Alushta, 29 Mei - 1 Jun 1978, Vol. P.20-43.

12. Maslenkov S. B., Braslavskaya G.S. Rajah Negeri Ni-Sc (sehingga 36 at.%) // Logam. 1984. P.I. C203-206.

13. Bendikov V.I., Bredikhin M.Yu., Guglya A.G. et al. Kajian pengaruh helium dan struktur kehelan ke atas pembangunan keliangan dalam nikel // VANT. Ser.: FRP dan RM. 1984. Isu 5(33). P.20-26.

14. Potter D., Rehn L., Okamoto P., Wledersich H. Pembengkakan dan pengasingan tidak sah dalam aloi nikel halus // Proc. Int. Conf. Scottsdale. Jun 1977. P.377-385.

15. Marwick A.D., Piller R.C., Sivell P.M. Mekanisme pengasingan akibat sinaran dalam aloi nikel halus // J. Nucl. Mat. 1979. Jld.83. P.35-41.

Artikel itu diterima oleh editor pada 11 Mac 1992.

UDC 621.039.531

DESORPSI TERMA DEUTERIUM DARIPADA BAHAN PYROCARBON

R.G. Khanbekov, Yu.S. Virgiliev, V.F.

NIIGraphite, Moscow; KIPT, Kharkov) Data eksperimen tentang penyahsorpsian terma dan pelepasan semula deuterium yang ditanam ion (E IO n = 25 keV) daripada bahan karbon pirolitik dibentangkan. Kajian telah dijalankan ke atas sampel pra-penyinaran dengan neutron dan pada sampel tidak disinari.

Banyak karya dikhaskan untuk mengkaji tingkah laku deuterium yang ditanam ke dalam pelbagai bahan struktur, termasuk kajian tentang proses desorpsi deuterium yang diaktifkan secara terma [1-5]. Ini disebabkan oleh peranan penting interaksi deuterium dengan permukaan struktur dalam pemasangan reaktor termonuklear.

Oleh itu, adalah menarik untuk mengkaji perubahan sifat bahan karbon-grafit apabila terdedah kepada plasma deuterium.

Kerja-kerja tersebut mempertimbangkan isu desorpsi terma deuterium daripada grafit dan pirografit MPG-8. Telah ditunjukkan bahawa semasa desorpsi haba suhu rendah, puncak hanya muncul untuk grafit MPG-8. Berdasarkan spektrum penyahjerapan terma, pergantungan suhu jumlah relatif deuterium yang dikekalkan dalam bahan kepada jumlah keseluruhan deuterium yang ditanam pada T00-l = 78 K telah dibina Pemilihan penormalan tersebut adalah disebabkan oleh fakta bahawa pada T o b l = 78 K, semua deuterium yang ditanam kekal terperangkap dalam bahan. Data-data ini menjadi asas untuk kajian lanjut tentang desorpsi haba dan pelepasan semula daripada pelbagai bahan karbon-grafit.

Dalam kerja ini, corak desorpsi haba dan remisi deuterium daripada bahan pirokarbon dengan pelbagai rawatan haba awal dan penyinaran neutron telah dikaji. Untuk implantasi deuterium dengan tenaga 800 eV, pemasangan plasma DRAKON (KIPT, Kharkov) telah digunakan. Voltan pada katod ialah I keV, arus nyahcas ialah 0.4 mA "cm"2 Tekanan operasi semasa penyinaran dengan plasma pegun ialah 3...5-I0"3 mm Hg.

Di pemasangan SKIF (Institut Fizik dan Teknologi Kharkov, Kharkov), penyinaran dilakukan dengan rasuk monoenergetik yang dipisahkan daripada ion D dengan tenaga 25 keV, ketumpatan arus rasuk μA-cm"2, tekanan operasi dalam ruang - 2 *10"*Pa.

Penyinaran dilakukan pada suhu bilik. Apabila memanaskan sampel untuk penyahjerapan terma, suhu diukur dengan termokopel w-Re dan chromel-aluminium.

Ralat mutlak pengukuran suhu tidak melebihi ±10°C. Kerja ini menyiasat karbon pirolitik (PC), yang diperoleh daripada fasa gas pada 2100°C, dan grafit pirolitik (PG), dirawat secara termomekanik pada 2800°C. Sampel dibuat dalam bentuk plat segi empat tepat dengan dimensi 16x6x2 mm.

Perubahan tekanan separa dalam ruang penyinaran untuk jisim tertentu telah direkodkan oleh spektrometer jisim ADM-I dan MX-7304 dalam mod berterusan. Spektrum desorpsi terma semasa pemanasan pada kadar 5.4 K-s"1 direkodkan dalam koordinat (P, T) dan (P,t), di mana P ialah tekanan separa dalam ruang ukuran, T ialah suhu sasaran, t ialah pemanasan. masa sampel ...2OO°C.

Rajah 1 menunjukkan pergantungan eksperimen bagi perubahan relatif dalam jumlah deuterium yang digabungkan dalam pirokarbon dan pirografit pada fluks kamiran. Ia boleh dilihat bahawa pada dos penyinaran sehingga I-I0" bahagian.cm*2, dalam kedua-dua bahan hampir hanya penangkapan deuterium yang diimplan diperhatikan. Pada dos melebihi 1"10" bahagian.cm2, permukaan bahan pirokarbon tepu dengan ion deuterium.

–  –  –

ISU SAINS ATOM DAN TEKNOLOGI.

Siri.-FIZIK KEROSAKAN SINARAN 47 DAN SAINS BAHAN SINARAN. 1992. Jld. 1(58), 2(59). 1-137.

Perlu diingatkan bahawa tahap ketepuan dan pergantungan jumlah deuterium yang diperkenalkan pada fluence adalah berbeza. Dalam karbon pirolitik, tepu berlaku dengan pengenalan 4-10 "bahagian, "cm"2, dan dalam karbon pirolitik nilai ini adalah dua kali lebih tinggi dan berjumlah 7...8-10 1 1 bahagian.-cm"2. Nilai yang berbeza dari tahap ketepuan bahan-bahan ini dikaitkan dengan perbezaan dalam struktur mereka. Struktur karbon pirolitik adalah grafit pada peringkat awal grafit dan susunan, dan grafit pirolitik adalah grafit bergrafit dengan tahap yang tinggi. susunan dengan struktur yang hampir dengan kristal tunggal yang ideal Kebergantungan dos yang tidak monoton terhadap jumlah deuterium yang tertanam dalam pirokarbon nampaknya mungkin dikaitkan dengan proses ketepuan isipadu hampir permukaan pirokarbon dengan deuterium (sehingga 8 relatif. unit pada dos I...2-101* bahagian.-cm"2). Penurunan dan peningkatan selanjutnya dalam ketepuan deuterium dengan peningkatan dos boleh dijelaskan oleh resapan deuterium dari permukaan karbon pirolitik ke dalam isipadu pada jarak yang jauh. Resapan bermula apabila nilai kritikal kepekatan deuterium di permukaan dicapai dan kecerunan kepekatan muncul.

Kerja ini juga menyiasat penyahjerapan haba deuterium daripada bahan pirokarbon yang disinari dengan ion dengan tenaga 252 keV kepada dos 8 * 10" bahagian. cm, dan dengan ion dengan tenaga 8 keV sehingga dos 4 "10 s0 bahagian. cm".

–  –  –

Rajah.2. Lengkung kinetik desorpsi terma deuterium daripada pyrographite bergantung pada suhu pemanasan (a) dan masa pemanasan (b). I - 3*10"; 2 - M O"; 3 - 4"10" ; 4 - 4"10" bahagian."cm"2 Rajah 2, a, b menunjukkan lengkung kinetik pelepasan haba deuterium daripada pirografit. Ia boleh dilihat bahawa desorpsi haba daripada sampel yang disinari kepada dos yang berbeza bermula pada suhu 700...900°C dan berakhir pada 1800°C. Dalam julat suhu ini terdapat satu puncak luas yang sama kepada ketiga-tiga spektrum.

Pada dos penyinaran 4-10 1 - bahagian-cm"2 (lengkung 3), puncak tambahan muncul di sebelah kiri puncak pelepasan gas utama. Dengan peningkatan dos penyinaran, peralihan puncak pelepasan gas utama ke rantau ini daripada suhu yang lebih tinggi diperhatikan. muncul pada lengkung pelepasan gas. Ia boleh dilihat bahawa dengan peningkatan dalam dos penyinaran dengan ion deuterium, puncak desorpsi haba untuk peralihan pyrographite ke kawasan suhu yang lebih tinggi dan pemisahan puncak utama diperhatikan. Dalam Rajah. 2.6 menunjukkan lengkung masa nyahjerapan terma, lengkung tambahan 4 merujuk kepada sampel pyrographite yang disinari kepada dos 4"20 *° bahagian"cm"2 dengan plasma deuterium pegun (E dan kira-kira n = 800 eV).

Walaupun dos sinaran dalam kes ini adalah dua urutan magnitud lebih tinggi, dan arus rasuk adalah beberapa pesanan magnitud lebih tinggi, jumlah deuterium yang diperkenalkan adalah tidak ketara. Walau bagaimanapun, kedudukan puncak desorpsi haba pada lengkung 4 bertepatan dengan kedudukan puncak yang diperoleh di bawah mod penyinaran lain. Kajian telah menunjukkan bahawa nyahjerapan terma deuterium daripada permukaan bahan pirokarbon bergantung kepada keadaan penyinaran, khususnya, pada tenaga ion pengeboman dan dos penyinaran.

Untuk mengkaji pengaruh struktur bahan karbon pirolitik ke atas proses desorpsi terma deuterium, karbon pirolitik yang diperoleh melalui pemendapan daripada fasa gas pada suhu 2 100 ° C telah disinari Rajah 3 menunjukkan data tentang desorpsi terma deuterium daripada karbon pirolitik yang diperoleh untuk sampel yang disinari dengan pelbagai dos (E I O N =25 keV).

Pada dos penyinaran 1*10" bahagian-cm", dua puncak dikesan:

puncak utama pada 2 1225 dan yang kedua pada 1400°C. Dengan peningkatan dos sinaran kepada 4 "1 0" kerap. cm" puncak pada 1400°C kekal, dan puncak utama beralih ke kawasan suhu yang lebih rendah dan berpecah kepada dua puncak. Penyinaran lanjut pirokarbon dengan ion deuterium sehingga bahagian 8"10". cm"2 membawa kepada pengembalian puncak utama ke kawasan suhu yang lebih tinggi, tetapi dengan mengekalkan sifat lengkung.

Puncak nyahjerapan terma deuterium, dikesan pada 1400°C, dikekalkan pada dos yang mencapai #2 (sehingga 4 1 0 "bahagian* cm"). Dengan peningkatan selanjutnya dalam dos penyinaran kepada 1.6...8*10" bahagian, "cm", puncak desorpsi terma pada 1400°C hilang, puncak utama kekal berpecah. Akibatnya, puncak utama beralih ke kawasan suhu tinggi, berubah menjadi dataran tinggi (lengkung 6). Oleh itu, lengkung kinetik desorpsi terma daripada pirografit tersinar dan pirokarbon l I §* Peningkatan anomali dalam pancaran semula deuterium diperhatikan pada suhu penyinaran neutron melebihi 600°C. Pada suhu 700...800°C, nilai pancaran semula memperoleh nilai yang sama dengan yang berada pada suhu penyinaran neutron 550°C (lihat Rajah 4).

4.5 neutron "cm"2, Selepas mod penyinaran karbon pirolitik yang sama dengan neutron (F = 3 T o b l =70...800°C) dan ion deuterium (F = 3 "10" bahagian.*cm"2 ) kajian nyahjerapan terma telah dijalankan Lengkung kinetik (Rajah 5) menunjukkan bahawa nyahjerapan terma deuterium daripada sampel yang disinari neutron bermula pada suhu 6OO...8OO°C.

Selain itu, berbeza dengan keputusan yang diperoleh apabila mengkaji nyahjerapan terma tanpa penyinaran neutron awal karbon pirolitik, nyahjerapan haba daripada sampel yang disinari neutron mempunyai sejumlah besar puncak. Bilangan maksimum puncak pelepasan gas diperhatikan pada sampel yang disinari dengan neutron pada 7O...8O°C. Dengan peningkatan suhu penyinaran neutron (lihat Rajah 5, a, b), bilangan puncak berkurangan, dan lengkung sedikit sebanyak menjadi serupa dengan lengkung nyahjerapan haba yang diperolehi pada sampel karbon pirolitik tanpa penyinaran awal, i.e. puncak utama muncul dengan sejumlah besar puncak berpecah. Perlu diingatkan bahawa penyinaran neutron karbon pirolitik pada suhu 700-800°C menggalakkan kemunculan satu lagi puncak penyahairan terma tambahan deuterium terbenam pada suhu pemanasan 600°C.

BIBLIOGRAFI

1. Platonov P.A., Pisarev A.A. dan lain-lain Kesan penyinaran dengan ion deuterium pada topografi permukaan grafit 33 /7 VANT. Ser.: FTP dan RM. 1990. Isu 3(54). P.27-34.

2. Guseva M.I.. Martynenko Yu.V. Hakisan permukaan bahan di bawah penyinaran dengan zarah dipercepat // VANT. Ser.: FRP dan RM. 1984. Isu 1(29), 2(30). P.187-200.

3. Ruzhitsky V.V., Rybalko V.F., Mozgin V.V. Nyahjerapan terma deuterium daripada berilium, grafit dan karbonit, disinari dengan ion D dengan tenaga 20 kB // VANT. Ser.:

FRP dan RM. 1987. Isu 1(2). C.II-I4.

4. Landlay R.A., Blewer R.S., Roth J. // J. Nucl. Mat. 1978. Jld.76/77. P.313.

5. Ashrapov T.B., Abdusalyamov N., Artemov S.V. et al. Kajian kerosakan sinaran dan kelakuan helium dalam bahan karbon-grafit pada pengikat pirokarbon // VANT. Ser.: FRP dan RM. 1982. Isu 2(21). P.53-58.

6. Burchenko P.Ya., Volkov E.D., Gribanov Yu.A. dan lain-lain // KTF. 1985. T.55. C.2I34-2I38.

7. Pistryak S.V., Morozov A.N., Rybalko V.F. Nyahserapan rangsangan ion daripada permukaan aluminium dan keluli tahan karat struktur // VANT. Ser.: FRP dan RM.

1987. Isu 4(42). P.42-45.

Artikel itu diterima dalam reoakshoo pada 11 Mac 1992.

UDC 621.384.6:539.25

PERATURAN PERTUMBUHAN BUIH HELIUM

DALAM ION-IMPLANT Ni DAN Fe V.I.Bendikov, V.V.Ruzhitsky, S.I.Khazan (Institut Fizik dan Teknologi Kharkiv, Kharkov) Ciri-ciri pertumbuhan gelembung helium dalam sampel yang ditanam dengan ion Ce + dengan tenaga 20 J O dalam sampel yang diperbuat daripada Ni dibincangkan dan Fe dalam julat suhu 900...1600 K.

Dos sinaran PG,8... 3, 6 V I 0 "He+"cm"2.

Kerja-kerja tersebut mengkaji evolusi gelembung helium yang dirangsang secara terma dalam Ni dan Fe, ditanam dengan ion Hе+ dengan tenaga 20 keV, dan mewujudkan hubungan antara peringkat evolusi dan peringkat penyahsorpsian gas daripada sampel.

Dalam komunikasi ini, berdasarkan keputusan yang diperolehi, serta keputusan yang dibentangkan dalam, mekanisme kemungkinan pertumbuhan gelembung helium dalam sampel Ni dan Fe yang dipanaskan hingga 900...1600 K dibincangkan.

Seperti yang ditunjukkan dalam , sifat puncak pelepasan gas helium daripada Ni dan Fe, ditanam sehingga dos (I...4) * I0 He + "cm"2, terutamanya terdiri daripada pembebasan helium daripada sistem buih helium runtuh Pembentukan sistem sudah bermula pada masa penyinaran bahan, tetapi ia amat sengit semasa pemanasan selepas sinaran dan pelepasan gas, di mana saiz gelembung meningkat daripada ^1...10 nm hingga ^1...5 μm Pertumbuhan buih dalam nikel dan besi dicirikan oleh ciri-ciri tertentu [I] telah ditunjukkan bahawa pada permulaan pelepasan gas dalam puncak d dalam isipadu bijirin, buih helium dengan a. diameter 15...30 nm terbentuk daripada 10 20 buih dengan diameter I...8 nm Lepuh suhu tinggi dengan diameter -\L μm, muncul dengan pembebasan gas selanjutnya dalam puncak biasanya terbentuk daripada beberapa buih dengan diameter ≤ 300 nm Kajian perubahan yang disebabkan oleh pemanasan dalam struktur mikro lapisan Fe yang ditanam helium telah menunjukkan bahawa ia adalah serupa dengan perubahan yang diperhatikan dalam sampel Ni.

Dalam sampel besi, pertumbuhan gelembung diperhatikan dari -v-15...30 nm diameter hingga ~300 nm.

Daripada keputusan eksperimen, ia mengikuti bahawa ia dipastikan dengan menggabungkan sejumlah besar buih dengan diameter 15...30 nm menjadi satu.

Gabungan gelembung yang serupa diperhatikan oleh pengarang. Pembentukan gelembung dengan diameter 50 nm dan sekumpulan gelembung dengan diameter 2...8 nm telah dikesan apabila aluminium yang ditanam dengan helium (B = 10 keV) dipanaskan dalam lajur mikroskop elektron. Penulis memerhatikan pembentukan gelembung dengan diameter ^ 200 nm daripada sekumpulan gelembung dengan diameter ^ 50 nm dalam kuprum yang disinari kepada dos 4" 10" He-cm"2 (E = 30 keV). ..

Rajah 1 menunjukkan satu siri gambar mikroskopik elektron bagi struktur sampel He yang disinari daripada Ni dan Fe, yang merekodkan detik percantuman gelembung pada peringkat helium TD, puncak d dan e yang berbeza.

Analisis data yang diperoleh membawa kepada kesimpulan bahawa pertumbuhan gelembung semasa pemanasan Ni dan Fe yang disinari dijalankan oleh gabungan (bergantian) dua mekanisme - pertumbuhan yang agak perlahan, sebagai contoh, akibat penambahan kekosongan. dan atom helium, dan peningkatan yang agak pesat dalam diameter gelembung disebabkan oleh gabungan 3. ..20 gelembung saiz yang setanding menjadi satu. Pertumbuhan pesat berlaku selepas sistem helium-logam secara tempatan mencapai keadaan tegasan kritikal, jalan keluar kedua yang mungkin adalah pemusnahan bahan dan penyahjerapan helium daripadanya.

Keseluruhan dinamik pembentukan dan pertumbuhan buih dalam nikel dan besi, sehingga kemusnahannya, boleh diwakili sebagai pergerakan sistem He-Me yang sangat tepu sepanjang tahap dimensi seterusnya disebabkan oleh pemanasan sampel.

I. Pembentukan buih-buih kecil dengan dimensi VI...5 nm dalam isipadu lapisan implan sistem. Tempat-tempat peningkatan dan penurunan ketumpatan gelembung sedemikian dengan saiz susunan ratusan nanometer terbentuk dalam lapisan.

II. Gabungan dan peleburan 3...8 gelembung dengan diameter ^I...5 nm menjadi satu dengan diameter ^10 20 nm, terutamanya di tempat-tempat yang mempunyai ketumpatan yang meningkat. Tahap ini adalah peralihan dalam erti kata mengubah simetri objek yang terhasil. Jika gelembung dengan dimensi ≤10 nm boleh mempunyai bentuk yang hampir sfera sepanjang hampir keseluruhan isipadu yang ditanam, maka gelembung yang besar, disebabkan oleh julat kecil 20 keV ion helium, akan menjadi semakin rata ke arah yang berserenjang dengan satah kejadian helium.

III. Menggabungkan sebahagian besarnya di sepanjang satah selari dengan permukaan sampel, bergabung dan membentuk rongga lentikular berisi gas dengan saiz ~200...400 nm daripada berpuluh-puluh buih berukuran ^10...20 nm.

Dengan pemanasan selanjutnya, bergantung pada kepekatan helium yang tertanam dalam bahan, tahap perkaitan dan pertumbuhan gelembung berikut direalisasikan.

Untuk dos penyinaran 1.8* 10" He*"cm"4, p i k e:

IV. Pertumbuhan buih, perkaitan dan pembentukan dalam isipadu buih dengan diameter 200...400 nm saluran berliku yang dipanjangkan, yang panjangnya beberapa kali lebih besar daripada keratan rentasnya.2

Untuk dos 3.6 "Yu" He + "cm", puncak d:

ISU SAINS ATOM DAN TEKNOLOGI.

Siri: FIZIK KEROSAKAN SINARAN 51 DAN SAINS BAHAN SINARAN. 1992. Jld. 1(58), 2(59). 1-137. Kementerian Kejuruteraan Mekanikal untuk Le... "PEKERJA SEBAGAI FAKTOR PEMANTAPAN ORGANISASI DAN EKONOMI KOLKH..." ABWER MEMILIH PENUTUP ms 18 – 25 BAGAIMANAKAH SOIFER, PENOLONG TORAH BERFUNGSI? ADAT PERKAHWINAN ORANG YAHUDI GUNUNG DENGAN PRODUK APA..." STU SOKONGAN BAHAN DAN TEKNIKAL universiti 3.6-2015 Minsk Standard of..." fakulti "Ekonomi" EKONOMI Program kerja untuk pelajar tahun ketiga kejuruteraan dan kepakaran teknikal Moscow - 2002 I. O.. .” reka bentuk dan pelaksanaan kerja apabila memulihkan saluran paip dengan hos polimer fleksibel Set peraturan ini tidak tertakluk kepada penggunaan... "Hospital Klinikal No. 1" Chelyabinsk, Vorovskogo St., 16 MUZ "Hospital Klinikal Bandar No. 2 " Chelyabinsk, Lenin Ave., 82 G ..."

Fizik

Pembangunan tenaga nuklear pada satu masa memerlukan penciptaan seluruh lapisan besar sains bahan. Jika kita mengambil reaktor nuklear, maka sebagai tambahan kepada masalah standard kekuatan semasa pemanasan untuk sebarang bahan, keperluan untuk interaksi tertentu dengan aliran sinaran di dalam reaktor akan ditambah. Yang paling penting ialah sifat-sifat interaksi dengan neutron - kedua-duanya dari sudut fizik neutron keseluruhan reaktor (adakah logam struktur ini menyerap neutron? Perlahankan? Refleksi? Aktifkan?) dan dari sudut bahan sendiri. Apakah yang berlaku dalam bahan di bawah pengaruh sinaran?

Ujian tegangan sampel yang disinari dalam "ruang panas". Makmal ORLN.

• Zarah-zarah pantas "memecahkan" kekisi, menyebabkan atom bahan melompat melintasinya. Ini membawa kepada penurunan kemuluran dan peningkatan kerapuhan.
• Neutron boleh diserap oleh pelbagai atom, menyebabkan transmutasinya - berubah menjadi unsur yang lebih berat (contohnya Fe56 + dan -> Mn57). Selalunya, isotop yang terhasil adalah radioaktif, dan ia mereput selepas beberapa ketika. Ini adalah bagaimana bahan itu diaktifkan - ia tepu dengan isotop radioaktif
• Isotop radioaktif ini boleh mereput untuk menghasilkan zarah alfa. Zarah alfa tidak meninggalkan jirim, tetapi bergabung semula menjadi helium. Helium terkumpul di dalam bahan, menyebabkan ia membengkak dan retak. Proses yang serupa (pada skala yang lebih kecil) berlaku dengan pengumpulan hidrogen, yang terbentuk semasa pereputan neutron.
• Untuk neutron kejadian yang sangat pantas, perpecahan langsung atom bahan struktur adalah mungkin, dengan pembentukan banyak serpihan dan sisa yang sangat radioaktif.
• Pengaktifan bahan membawa kepada perubahan dalam komposisi kimianya dan pelbagai proses kakisan. Ia amat sukar dalam bidang kimpalan dan pematerian

Bengkak sampel keluli tahan karat di bawah pengaruh neutron

Ukuran universal sejauh mana proses pemusnah ini pergi ialah nilai s.n.a. - anjakan per atom (atau dpa dalam kesusasteraan Inggeris). Ini bermakna berapa banyak tindakan interaksi dengan sinaran akan berlaku secara purata bagi setiap atom. Nilai ciri untuk reaktor nuklear adalah dari 5 hingga 60 s.n.a.

Anggaran kerosakan sinaran pada penyekat reaktor VVER-1000 di S.N.A.

Kesan keadaan reaktor pada pelbagai gred keluli. EI/ChS - keluli reaktor khas.

Para saintis bahan telah menghasilkan pelbagai aloi, keluli dan bahan bukan logam untuk menghadapi keadaan ini. Dengan cara ini, mereka sering dibezakan oleh ketepatan gila komposisi mereka; kita bercakap tentang ketepatan sehingga 0.01% daripada kandungan kekotoran mengaloi. Hari ini 60 s.n.a. adalah had untuk bahan nuklear moden, dan bahan tersebut juga terhad dalam suhu operasi dan tidak boleh, sebagai contoh, digunakan dalam reaktor cepat panas.

Aloi zirkonium yang berbeza dalam kandungan oksigen dan besi. Sila ambil perhatian bahawa julat nilai dopan yang dibenarkan ialah ~500 ppm, i.e. 0.05%

Walau bagaimanapun, untuk reaktor pembelahan pantas dan reaktor pelakuran masa hadapan, bahan diperlukan yang boleh tahan sehingga 150 (atau lebih baik lagi, 300) d.a. tanpa kemusnahan, dan dalam kes pelakuran termonuklear - untuk berdiri bukan sahaja dalam aliran neutron, tetapi dalam aliran neutron super bertenaga. Dengan cara ini, salah satu masalah utama bahagian sains bahan ini adalah set perlahan dos merosakkan - 20 d.a setahun dalam reaktor terbaik, i.e. untuk mencapai 160 s.n.a., anda perlu meninggalkan pemasangan di dalam reaktor selama 8 tahun.

Bahan reaktor yang menjanjikan dan program untuk penyinaran mereka dalam reaktor BOR-60.

Untuk mencipta dan menguji bahan untuk reaktor termonuklear masa hadapan, sumber khusus neutron termonuklear diperlukan. Reaktor nuklear penyelidikan fluks tinggi mahupun pemasangan spalasi (pemecut) tidak sesuai di sini. Oleh itu, pada tahun 2000-an, Eropah dan Jepun menerima pakai program untuk mewujudkan makmal penyelidikan khas IFMIF/EVEDA untuk menguji bahan termaju.

Skim IFMIF/EVEDA

Dan pelan bangunan. Cari orang di "makmal" ini.

Pemasangan IFMIF terdiri daripada dua pemecut deuteron (ion deuterium) kecil tetapi arus tinggi sehingga tenaga kira-kira 40 MeV dan sasaran litium (iaitu aliran litium cecair yang mengalir, tebal 25 mm). Pemecut agak unik dengan arus tinggi (125 mA) dibekalkan dalam mod malar (bukan berdenyut). Pemecut terdiri daripada unsur-unsur tradisional - sumber ion plasma, sistem pemfokusan (LEBT, MEBT, HEBT), modul pemecut frekuensi radio dengan penahanan ion elektrodinamik (RFQ) dan modul pemecut frekuensi radio dengan kurungan elektromagnet dan rongga resonator (SRF Linac ).

Pemecut IFMIF, elemen dan pembangunnya.

Deuteron dipercepatkan daripada dua pemecut yang sama berinteraksi dengan litium mengikut tindak balas D + Li -> 2He + n. Dalam kes ini, neutron yang terhasil sangat serupa dengan termonuklear dalam tenaganya. Sasaran litium, dengan cara ini, juga merupakan reka bentuk yang agak unik yang membersihkan litium daripada produk pembelahan dan membentuk sasaran tirai.

Litar sasaran litium...

... dan prototaip bersaiz hayatnya!

Neutron yang terhasil tiba pada isipadu ujian, yang mempunyai ruang dengan kuasa fluks neutron yang berbeza. Dalam kebuk intensiti paling tinggi (dengan isipadu hanya setengah liter, yang bagaimanapun memungkinkan untuk menguji banyak sampel kecil pada masa yang sama), aliran 10^18 n*sec/cm^2 dicipta - ini adalah 200 kali lebih banyak daripada reaktor nuklear fluks tertinggi. Terdapat kamera dengan keamatan yang lebih rendah, yang, bagaimanapun, memungkinkan untuk menguji keseluruhan struktur eksperimen dengan penyejuk, dsb.

Kuasa spektrum fluks neutron dalam DEMO reaktor termonuklear termaju, dan makmal IFMIF.

Bahagian kedua makmal (EVEDA) ialah ruang panas untuk semua jenis penyelidikan tentang apa yang berlaku kepada sampel yang disinari, bagaimana sifat mekanikal, fizikal dan kimianya berubah.

Ruang penyinaran IFMIF/EVEDA Di pusat HFTM, kadar dos neutron pantas ialah 60 dpa setahun.

Sampel bahan yang akan diuji di IFMIF. Secara keseluruhan, sehingga 1000 sampel sedemikian boleh dimuatkan ke dalam ruang aliran tinggi.

Dan kira-kira ini adalah ruang panas untuk mengkaji sampel yang disinari.

Pada masa ini, pemasangan dan pelancaran peringkat demi peringkat peralatan sedang dijalankan ("kepala" pemecut, sumber ion, sedang diuji sepenuhnya dalam mod operasi). Peralatan pemasangan dikeluarkan oleh kedua-dua organisasi Eropah dan Jepun.

Bangunan di mana IFMIF/EVEDA terletak di Rokkasho, Jepun.

Selepas pelancaran makmal pada tahun 2017, ia akan memulakan penyelidikan intensif mengenai bahan-bahan yang menjanjikan untuk dinding pertama, selimut dan unsur-unsur lain TNR, "hidup" dalam penyelidikan sinaran yang paling teruk. Mungkin di sinilah bahan yang menjanjikan seperti aloi vanadium-titanium atau silikon karbida SiC akan beralih daripada menjanjikan kepada diluluskan. Jika ciri-ciri mereka ternyata hampir seperti yang diharapkan, maka tokamak industri mungkin menjadi lebih dekat, dan banyak konsep "kertas" reaktor pembelahan nuklear (contohnya, reaktor gelombang pengembaraan) akan menjadi mungkin.

Tujuan kuliah: Memperkenalkan pelajar kepada asas sains bahan sinaran

Soalan kepada topik:

1 Kestabilan bahan di bawah keadaan penyinaran

2 Pengerasan sinaran

3 Kerosakan sinaran

4 Bengkak sinaran bahan (bengkak)

5 Rayapan sinaran

6 Pertumbuhan sinaran

Kestabilan bahan di bawah keadaan penyinaran

Akibat penyinaran dengan neutron, ion dan zarah lain, kecacatan titik sinaran, pengumpulannya dan hasil tindak balas nuklear muncul dalam bahan struktur, yang merupakan faktor utama dalam mengubah keadaan fasa struktur bahan dan sifatnya di bawah penyinaran. Bergantung kepada keadaan pendedahan sinaran dan sifat bahan yang disinari, perubahan dalam keadaannya membawa kepada perubahan dalam sifat fizikal dan fizikal-mekanikal (pengerasan, embrittlement, pecutan rayapan), kepada perubahan bentuk akibat bengkak dan pertumbuhan sinaran (perubahan dalam dimensi linear), kepada penampilan aktiviti teraruh dalam bahan dan tenaga dalaman terkumpul. Oleh itu, memastikan keadaan fasa struktur yang stabil di bawah keadaan penyinaran bermakna mencipta bahan tahan sinaran, i.e. bahan yang tahan terhadap embrittlement, ubah bentuk, rayapan dan bengkak, bahan yang sedikit diaktifkan dan tidak mengubah komposisi isotop dan fasa. Meningkatkan rintangan sinaran adalah mungkin melalui pengaruh yang disasarkan pada pembentukan dan tingkah laku kecacatan sinaran dan produk transformasi nuklear.

Jadual 4 . Bilangan pasangan Frenkel setiap zarah kejadian yang terbentuk dalam pelbagai bahan semasa penyinaran.

Mari kita pertimbangkan betapa realistiknya untuk mengawal proses pendidikan dan pengumpulan

kecacatan dan tingkah laku mereka dalam proses operasi.

Pembentukan kecacatan sinaran sebahagian besarnya bergantung kepada sifat

bahan penyinaran, jenis dan tenaga spektrum bahan, pengeboman zarah

badan pepejal, taburan spatial dan tenaga atom tersingkir utama ini

zarah (Jadual 4). Penyinaran neutron menghasilkan lebih banyak kecacatan

Frenkel daripada apabila disinari dengan zarah bercas, kerana ia menggunakan

sebahagian besar tenaganya dibelanjakan untuk interaksi elektrostatik dengan atom terion kekisi kristal.

Proses pembentukan kecacatan sinaran boleh dipengaruhi dengan menukar tenaga pengikat atom, contohnya, dengan doping, dan dengan menukar tenaga neutron. Penurunan tenaga neutron menyebabkan kedua-dua pengurangan dalam bilangan kecacatan sinaran dan perubahan dalam jenis produk tindak balas nuklear, kerana kebanyakannya adalah bersifat ambang. Oleh itu, dalam reaktor neutron terma, pembentukan kecacatan sinaran berlaku lebih perlahan daripada reaktor neutron cepat.

Pengumpulan produk tindak balas nuklear terutamanya ditentukan oleh komposisi bahan dan komposisi isotop atom. Oleh itu, pengumpulan produk tertentu tindak balas nuklear boleh dikawal dengan memilih komposisi bahan dan menukar spektrum neutron.

Kaedah yang berkesan untuk mengurangkan kadar pembentukan kecacatan sinaran titik boleh menjadi penggantian bahan kristal yang biasa digunakan dengan bahan amorf, kerana ketiadaan struktur kristal tidak termasuk pembentukan lata perlanggaran atom-atom kerana kekurangan panjang- tertib julat dalam susunan atom. Oleh itu, bahan amorf harus mempunyai kadar pembentukan kecacatan yang rendah, dan dari sudut pandangan ini mereka menjanjikan bahan struktur.

Peringkat pengumpulan kecacatan sinaran apabila kelancaran meningkat nampaknya lebih terkawal daripada peringkat pembentukannya. Mari kita hadkan pertimbangan kita tentang proses pengumpulan kecacatan kepada peringkat perkembangan lata (10-14-10-13 s) dan peringkat pertama kelonggarannya akibat penggabungan semula spontan (10-13-10-11 s). ) daripada kecacatan yang bertentangan. Pengumpulan sebenar kecacatan titik ditentukan oleh tahap ketidakseimbangan antara kadar pembentukan kecacatan dan penghapusan mereka dalam proses penggabungan semula spontan. Pada jenis dan intensiti penyinaran tertentu, pengumpulan kecacatan titik ditentukan oleh peringkat penggabungan semula kecacatan secara spontan dan pengedaran spatialnya dalam lata. Taburan spatial kecacatan dalam lata adalah sedemikian rupa sehingga ketumpatan kekosongan lebih tinggi di dalam (zon penyusutan), dan ketumpatan atom celahan lebih tinggi di pinggir lata. Taburan spatial kecacatan yang dicipta adalah penentu dari sudut pandangan pengaruh kerosakan sinaran pada sifat bahan yang disinari. Tahap pengumpulan kecacatan pasti dipengaruhi oleh sifat logam dan struktur kristalnya. Pada suhu homolog yang sama dalam logam bcc dan hcp, tenaga penghijrahan kekosongan adalah kurang daripada logam fcc (contohnya, pada suhu bilik dalam α-Fe EV m=0.5-1.3 eV γ-Fe EV m=1, 0- 1.6 eV), yang menentukan penggabungan semula spontan yang lebih sengit bagi kecacatan dalam logam bcc dan hcp. Di samping itu, dalam kristal hcp kecenderungan untuk runtuh lata telah ditemui, i.e. kepada penggabungan semula segera kolektif kecacatan.

Jumlah bilangan atom yang bergerak dan jumlah bilangan kecacatan dengan kehadiran kekotoran berat berkurangan, kerana kekotoran ini menyerap tenaga, membelanjakannya pada tahap yang lebih besar bukan pada anjakan, tetapi pada getaran. Di samping itu, atom berat menyumbang kepada peningkatan dalam penjanaan atom interstisial di tengah dan pengurangan bilangannya di pinggir rantau lata. Akibatnya, atom pengaloian berat akan mengubah keadaan penggabungan semula serta-merta dan membawa kepada pengurangan saiz lata berbanding lata dalam logam tidak berloil. Atom cahaya mempunyai sedikit kesan ke atas bilangan dan pengedaran kecacatan sinaran. Peranan aditif pengaloian (ringan dan berat) pada pembangunan lata dan penggabungan semula kecacatan serta-merta meningkat dengan peningkatan suhu penyinaran. Walau bagaimanapun, peningkatan suhu menjejaskan peringkat penyebaran seterusnya penggabungan semula kecacatan titik - pada peringkat pengagihan semula mereka.

Kelonggaran resapan kecacatan sinaran adalah peringkat yang paling penting dan boleh dikawal dalam evolusi kecacatan dan tingkah lakunya. Pada peringkat ini, terdapat penggabungan semula kekosongan dan atom interstisial bersama, penyerapan kecacatan oleh sinki, pembentukan kelompok dan pengumpulan kecacatan yang lebih besar, kompleks kecacatan dengan atom kekotoran. Struktur kelompok tipikal bahan yang disinari ditunjukkan dalam Rajah. 7. Kelompok kecacatan titik dan gelung kehelan adalah kecacatan sinaran sekunder biasa, parameternya (saiz, ketumpatan, taburan) bergantung pada sifat dan komposisi bahan, medan suhu dan parameter penyinaran.

Penghapusan kecacatan akibat penggabungan semula bersama dan kehilangan bahan buangan meningkat apabila suhu bahan yang disinari meningkat. Akibatnya, kepekatan kecacatan dalam kekisi kristal berkurangan, i.e. mereka disepuhlindapkan. Tahap pemulihan lengkap keadaan asal bahan yang disinari bergantung pada jenis dan tenaga zarah pengeboman, yang menentukan kepekatan kecacatan yang masih hidup, dan pada kehadiran kekotoran yang menstabilkan kecacatan. Pemulihan lengkap keadaan asal paling mudah dicapai dengan penyepuhlindapan sinaran, i.e. dengan penyinaran suhu tinggi bahan yang sebelum ini disinari pada suhu rendah.

Tenggelam kecacatan sinaran boleh menjadi kehelan (termasuk gelung), liang, sempadan butiran dan sempadan fasa, dan kecacatan struktur lanjutan yang lain. Unsur aloi dan kekotoran mempunyai kesan yang ketara ke atas kepekatan kecacatan sinaran yang stabil. Pengaruh ini menunjukkan dirinya melalui perubahan dalam tenaga ikatan antara atom, i.e. tenaga pengaktifan untuk pembentukan dan penghijrahan kecacatan titik, melalui pengaruh kecekapan longkang, serta melalui interaksi langsung dengan kecacatan.

Langkah paling berkesan dalam meningkatkan rintangan sinaran bahan adalah untuk mempengaruhi tingkah laku kecacatan sinaran semasa peringkat resapan kelonggaran. Pada peringkat ini, adalah mungkin untuk meningkatkan penggabungan semula kecacatan bersama dan penyingkirannya kepada sisa, menghalang pembentukan pengumpulan kecacatan, yang mempunyai pengaruh terbesar terhadap perubahan dalam sifat bahan yang disinari.

nasi. 7. Pandangan biasa gelung kehelan (a) dan liang (b) dalam logam yang disinari.

Pengerasan sinaran

Pengukuhan sinaran adalah fenomena peningkatan ketara dalam ciri kekuatan bahan di bawah penyinaran neutron, disebabkan oleh pengaruh kecacatan sinaran dan pengumpulannya pada pergerakan kehelan. Pengaruh kecacatan pada kehelan ditunjukkan dalam fakta bahawa, berada di dalam bijirin, kecacatan adalah pusat penyepitan kehelan dan mengurangkan kecekapan sumber kehelan. Di samping itu, kecacatan adalah halangan yang menghalang pergerakan terkehel. Akibatnya, penyinaran membawa kepada pengurangan ketara dalam keupayaan bahan untuk mengalami ubah bentuk plastik dan perubahan dalam tahap pengerasan terikan. Semasa penyinaran, bersama-sama dengan pengukuhan akibat pengenalan kecacatan sinaran, proses pengukuhan akibat penuaan atau gangguan akibat pembesaran fasa pengukuhan sedia ada dalam bahan sumber boleh berlaku serentak. Selepas fluences penyinaran yang besar, pendedahan sinaran harus dianggap sebagai kesan kumulatif pelbagai kesan pengerasan.

nasi. 8. Perubahan dalam kekuatan tegangan (1), kekuatan alah (2), kekuatan hentaman dan pemanjangan relatif (4) keluli kromium-nikel bergantung kepada kelancaran neutron (Tobl = 80 o C).

Kesan pengerasan sinaran muncul selepas tempoh inkubasi,

Sepadan dengan fluence kecil (untuk keluli 5*1020 m-2) dan mencapai tepu pada fluence lebih tinggi sedikit (3-5)*1022 m-2. Pada masa yang sama, modulus keanjalan, kekuatan tegangan dan kecairan meningkat dan sifat plastik berkurangan. Pada masa yang sama, suhu di mana bahan beralih daripada rapuh kepada plastik meningkat. Perubahan ini biasanya terkumpul dengan peningkatan kelancaran neutron, dan kadar pengumpulan secara beransur-ansur mereput (Rajah 8).

Dengan peningkatan tenaga neutron, kesan pengerasan sinaran meningkat, dan dengan

Dengan meningkatkan suhu bahan yang dilatih melebihi 0.25Tm, ia berkurangan dan pada T>0.6Tm boleh dikatakan tiada. Pemanasan berkala bahan kepada suhu tinggi boleh menjadi cara yang berkesan untuk menghapuskan pengerasan sinaran. Kesan pengerasan sinaran bergantung pada komposisi unsur dan keadaan struktur bahan struktur sehingga dalam beberapa kes, disebabkan oleh proses "penyusunan semula" atau penyepuhlindapan sinaran kecacatan yang diperkenalkan oleh ubah bentuk awal, kekuatan tegangan bahan semasa penyinaran berkurangan. Namun begitu, kekotoran celahan seperti C, N2, O2 meningkatkan pengukuhan sinaran Fe, V, Nb, Ni dan logam lain. Dari sudut pandangan untuk menghapuskan perubahan mendadak dalam ciri kekuatan semasa penyinaran, adalah penting untuk mengawal komposisi kekotoran celahan.

Pengerasan sinaran logam bukanlah fenomena negatif secara umum, tetapi

positif. Walau bagaimanapun, di bawah keadaan penyinaran, pengerasan diperhatikan dengan latar belakang penurunan

keplastikan, i.e. pemusnahan sinaran bahan berlaku.

Kerosakan sinaran

Untuk logam, aloi kompleks dan tahan kakisan

Aloi dibezakan antara embrittlement sinaran suhu rendah dan suhu tinggi. Semua logam dan keluli mudah terdedah kepada kerosakan sinaran suhu rendah, terutamanya yang mempunyai kekisi kristal bcc dalam julat suhu tertentu. Dalam kes ini, semasa penyinaran, pemanjangan relatif berkurangan dengan ketara dan suhu peralihan daripada keadaan rapuh kepada keadaan likat meningkat. Dalam keluli, embrittlement suhu rendah berkurangan apabila dipanaskan melebihi 230°C, dan pada suhu melebihi 450°C ia praktikalnya tidak berubah, i.e. kesannya boleh diterbalikkan semasa penyepuhlindapan suhu tinggi. Peranan negatif kekotoran ialah pembentukan pengasingan sempadan bijian dan penurunan tenaga sempadan bijian. Akibatnya, keadaan untuk pembentukan dan perkembangan retakan sempadan bijian, punca utama kemerosotan suhu rendah, dipermudahkan. Untuk memerangi kesannya, penapisan keluli digunakan, i.e. mengurangkan kandungan kekotoran berbahaya dengan mencairkan dalam vakum, mengaloi kedua-duanya untuk tujuan mengekalkan kekotoran berbahaya di dalam bijirin dalam bentuk sebatian, dan mengeluarkannya daripada jongkong.

Bahan-bahan refraktori mudah terdedah kepada kerosakan sinaran suhu tinggi.

logam, keluli tahan kakisan dan aloi nikel pada suhu melebihi 0.45Tm. Ciri-ciri kesan ini ialah: kekurangan sambungan dengan pengerasan sinaran dan sifat penurunan keplastikan yang tidak dapat dipulihkan. Embrittlement menampakkan dirinya dalam bentuk pemusnahan sempadan butiran dan oleh itu merupakan ciri polihablur, bergantung pada spektrum tenaga neutron (kepekaan kepada neutron haba) dan kelancaran neutron. Dengan kelancaran yang semakin meningkat, had suhu untuk permulaan embrittlement berkurangan Keadaan struktur logam ditunjukkan dalam fakta bahawa kesannya semakin kuat (kemuluran berkurangan) apabila butiran menjadi kasar.

Salah satu sebab utama ketidakseimbangan kekuatan antara badan bijian dan sempadan bijian ialah helium, yang terbentuk di bawah penyinaran oleh tindak balas (n, α) pada Fe, Ni, Cr, N, B dan unsur-unsur lain. Terkumpul dalam bahan yang disinari dan berinteraksi dengan kecacatan sinaran dan kekotoran dalam bahan, helium membentuk kompleks dan buih mudah alih dengan mudah, baik di dalam badan bijirin dan di sepanjang sempadan. Helium mempunyai kesan yang paling besar terhadap kemerosotan dalam kes pembentukan buih atau rekahan berbentuk baji di sepanjang sempadan butiran, dan pertumbuhan dan pembekuan buih (atau retakan) membawa kepada kelemahan relatif sempadan. Peranan helium bergantung pada keadaan tertekan bahan. Pada voltan rendah, helium menstabilkan nukleus liang (pengumpulan kekosongan), dan pada voltan tinggi ia menggalakkan pembentukan dan pertumbuhan retakan berbentuk baji.

Cara yang paling berkesan untuk memerangi embrittlement suhu tinggi boleh: pengisaran bijirin, i.e. peningkatan dalam kawasan sempadan bijian; mengaloi untuk menghasilkan mendakan tersebar di dalam bijian (sebagai tempat penetapan helium dan hasil tindak balas nuklear, produk struktur bahan; rawatan mekanikal-terma dan termomekanikal.

Bengkak sinaran bahan (bengkak)

Bengkak, i.e. Peningkatan isipadu dan penurunan ketumpatan bahan akibat penyinaran dengan zarah tenaga tinggi adalah disebabkan oleh pergerakan kecacatan titik sinaran yang berbeza, yang membawa kepada lebihan kekosongan dan pembentukan pengumpulannya dalam bentuk liang dalam isipadu bahan yang disinari. Proses bengkak adalah sensitif kepada keadaan penyinaran dan bergantung kepada jenis, kelancaran dan keamatan aliran zarah, suhu dan keadaan fasa struktur bahan yang disinari. Bengkak bermula selepas tempoh inkubasi tertentu, di mana bahan tidak membengkak, dan meningkat dengan peningkatan fluence zarah.

nasi. 9. Kebergantungan isipadu liang relatif dalam keluli austenit reaktor AISI 304 dan 316 pada fluks neutron kamiran (E>0.1 MeV) pada suhu pembengkakan maksimum (a) dan pada suhu penyinaran pada Ф=5*1026 m-2 (b)

Tahap inkubasi kelancaran untuk logam tulen (untuk Ni ialah Ф=4*1021) m-2 adalah kurang daripada aloi (untuk keluli 1026 m-2); Kebergantungan bengkak pada suhu adalah kompleks dengan maksimum pada (0.4 – 0.45) Tm, dan bengkak terbentuk dalam julat suhu yang luas dari 0.25 hingga 0.55 Tm (Rajah 9b ) . Pada fluences tinggi dan suhu tinggi, pembengkakan kedua maksimum berlaku ( Rajah.10).

Rajah.10 . Kebergantungan suhu pembengkakan aloi Nb dan Nb-1% Zr tulen yang disinari dengan ion Ni+ (a), dan keluli anil 316 (b), disinari dalam reaktor kepada Ф=8*1026 m-2 (E>0.1 MeV) ( 1 ) dan 1.3*1027 m-2 (E>0.1 MeV) (2)

Bengkak bertambah dengan peningkatan tegasan tegangan σ di kawasan elastik mengikut pergantungan:

ΔV/V=(ΔV/V)0(1+pσ)

di mana (ΔV/V)0 ialah pembengkakan bahan tidak tertekan; p – malar. Apabila meningkat

tegasan sehingga σ>σ0.2 disebabkan oleh peningkatan dalam ketumpatan kehelan apabila kecacatan tenggelam, bengkak berkurangan.

Proses pembengkakan sangat bergantung pada kehadiran dalam bahan gas hasil tindak balas nuklear, contohnya helium, kerana gas menstabilkan nukleus liang, mengurangkan saiz kritikalnya, dan meningkatkan ketumpatan tapak nukleasi liang.

Cara untuk mengurangkan pembengkakan bahan struktur berkaitan dengan keadaan penyinaran dan perubahan dalam keadaan struktur bahan dengan mengaloi, rawatan mekanikal dan haba. Apabila memilih aloi asas, keutamaan harus diberikan kepada berbutir halus

logam dengan kekisi kristal bcc. Adalah penting untuk memilih komposisi unsur aloi dengan hasil tindak balas yang rendah (n, α) pada semua unsur aloi.

Mengaloi harus menggalakkan penghalusan bijirin, mengurangkan kandungan helium dan kekotoran interstisial, dan menyediakan syarat untuk penghapusan maksimum kecacatan sinaran. Ini dipermudahkan oleh pengenalan ke dalam aloi unsur dengan jejari atom lebih kecil daripada jejari atom utama. Sebagai contoh, dalam keluli dan nikel, aditif mengaloi berilium dan silikon memainkan peranan positif, atom yang, berada dalam larutan, menggalakkan tarikan atom interstisial, dengan itu menghalang pembentukan gelung atom interstisial, dan mempercepatkan penggabungan semula kecacatan. . Dopan dengan saiz atom lebih besar daripada jejari atom matriks menangkap dan menahan kekosongan dalam larutan, menghalang pertumbuhan liang. Al, Ti dan Mo terlarut dalam nikel bertindak dengan cara ini, tetapi tindakan mereka kurang berkesan daripada silikon dan berilium.

Unsur aloi juga mempengaruhi bengkak melalui perubahan tenaga kecacatan

pembungkusan, tenaga permukaan, pekali resapan kecacatan dan komponen aloi. Sebagai contoh, semakin besar perbezaan dalam pekali resapan separa komponen, semakin kurang bengkak. Penambahan gabungan Si dan Ti kepada keluli austenit adalah sangat berkesan.

Bengkak adalah maksimum dalam logam dengan kulit d-elektron diisi kurang daripada separuh (dengan 2, 3 dan 5 elektron dalam kulit-d), yang menunjukkan pengaruh keadaan elektronik dalam logam pada tingkah laku kecacatan sinaran.

Sebilangan kecil kekotoran memainkan peranan positif dalam menyekat bengkak

pelaksanaan. Mereka mempengaruhi taburan dan kepekatan kecacatan titik dan mengubah kepekatan keseimbangan kekosongan. Oleh itu, dengan peningkatan kepekatan atom fosforus melebihi 0.05%, bengkak mula berkurangan dengan ketara. Pengurangan sedikit dalam bengkak diperhatikan dengan pengenalan boron dengan kepekatan atom 0.005% ke dalam keluli, tetapi dalam keluli tua kesannya adalah sebaliknya.

Kekotoran interstisial pada kepekatan optimum membantu mempercepatkan penggabungan semula kekosongan dan atom kekotoran, pori-pori racun sebagai sinki untuk kekosongan, gelung kehelan dan kehelan, menghalang pergerakan yang terakhir. Bengkak rendah termasuk keluli tahan kakisan ferit dan ferit-martensit, aloi logam bcc refraktori, aloi logam hcp.

Rayapan sinaran

Di bawah keadaan penyinaran, rayapan biasa (terma) memecut

memuatkan elemen struktur loji kuasa nuklear, yang membawa kepada perubahan bentuk: pemanjangan dan lenturan. Rayapan sinaran memainkan peranan penting pada suhu yang agak rendah (kurang daripada 0.45Tm), dan pada suhu 0.5Tm ke atas, rayapan terma sudah memainkan peranan utama. Akibat yang sangat tidak diingini dalam ubah bentuk unsur struktur loji kuasa nuklear boleh berlaku akibat tindakan gabungan bengkak dan rayapan. Seperti yang boleh dilihat dalam Rajah 11, penutup heksagon pemasangan bahan api reaktor neutron pantas bertambah saiz dan tepinya bengkok.

Rajah 11. Kesan gabungan rayapan dan bengkak sinaran, membawa kepada perubahan dalam bentuk pelapisan pemasangan bahan api

Akibat rayapan dipercepatkan sinaran ialah penurunan ketara (berbeza dengan rayapan jangka pendek) dalam kekuatan jangka panjang bahan di bawah pengaruh penyinaran. Rayapan sinaran berlaku akibat gelongsor dan rayapan kehelan. Peranan sinaran ditunjukkan dalam dua cara. Di satu pihak, kecacatan sinaran dan pengumpulannya menghalang pergerakan kehelan. Sebaliknya, kecacatan sinaran titik menggalakkan rayapan kehelan tepi, mempercepatkan ubah bentuk. Sumbangan kecacatan sinaran kepada pecutan rayapan adalah lebih ketara berbanding dengan nyahpecutan melalui perencatan gerakan kehelan. Kaedah untuk mengurangkan rayapan sinaran adalah sama dengan cara untuk mengurangkan bengkak, berdasarkan mengaloi aloi (keluli) untuk mendapatkan larutan pepejal (penggantian dan interstisial), membentuk penguraian seragam larutan pepejal dan mengedarkan zarah tersebar fasa kedua, butiran penapisan dan mengawal tahap kekotoran berbahaya.

Pertumbuhan sinaran

Fenomena pertumbuhan sinaran difahami sebagai perubahan saiz anisotropik

kristal di bawah keadaan penyinaran tanpa menggunakan beban luaran. Fenomena pertumbuhan sinaran adalah ciri bahan anisotropik, contohnya, uranium, zirkonium, grafit, pada fluences tinggi dan bahan dengan kekisi padu, contohnya, keluli tahan kakisan. Kebergantungan pertumbuhan sinaran logam pada fluence adalah kompleks, menunjukkan perubahan dalam mekanisme pertumbuhan apabila fluence meningkat. Di samping itu, semasa proses penyinaran terdapat kelonggaran makrostres dalam sampel cacat sejuk, perubahan ketumpatan logam pada saat awal penyinaran, yang menjejaskan perkembangan pertumbuhan sinaran. Pada suhu tinggi, satu kristal tumbuh lebih cepat daripada polikristal. Logam HCP, seperti zirkonium, memanjang sepanjang paksi-a dan mengecut sepanjang paksi-c.

Kaedah untuk memerangi pertumbuhan sinaran yang disebabkan oleh pengumpulan titik

kecacatan akibat pembentukan pasangan Frenkel individu harus merangkumi kesatuan dan mengecualikan pengasingan aliran kekosongan dan atom interstisial. Ini boleh dilakukan dengan meningkatkan mobiliti kekosongan, contohnya, dengan menaikkan suhu logam yang disinari atau mengurangkan mobiliti atom interstisial (menyimpannya dalam kekisi), contohnya, dengan mendopan dengan unsur-unsur dengan jejari atom lebih kecil daripada matriks satu.

Perubahan fasa struktur (penyebaran rangsangan sinaran)

Pembentukan kecacatan sinaran titik, dan terutamanya kekosongan, dalam bahan penyinaran mengubah bahan sebagai sistem termodinamik kepada keadaan baharu - lebih kurang stabil berbanding keadaan metastabil sedia ada. Peranan penyinaran ditunjukkan dalam intensifikasi proses resapan akibat pembentukan kecacatan titik yang mengurangkan tenaga pengaktifan resapan, dalam pergerakan paksa atom dalam kekisi kristal akibat perlanggaran atom-atom (atom mundur), dalam perubahan dalam komposisi unsur akibat tindak balas nuklear. Sebagai contoh, peralihan aloi kepada keadaan metastabil boleh berlaku akibat pemusnahan zarah fasa kedua dalam lata perlanggaran atom-atom, yang membawa kepada penurunan jejarinya kepada nilai yang kurang daripada kritikal di bawah yang diberikan. syarat.

Bergantung pada keadaan penyinaran, pecutan resapan boleh menjadi beberapa urutan magnitud. Data tentang resapan kuprum dalam aluminium ( Jadual 5) menunjukkan bahawa perubahan utama dalam pekali resapan berlaku semasa penyinaran suhu yang agak rendah (<0,3Tпл); высокотемпературное облучение (>0.5 Tmel) tidak menjejaskan resapan dalam logam.

Jadual . 5. Resapan Cu dalam Al yang dirangsang sinaran di bawah penyinaran neutron

(>1.0 MeV).

Semasa penyinaran, proses pecutan sinaran berlaku, contohnya, penguraian larutan pepejal, susunan, pertumbuhan nukleus fasa kedua, dan proses yang disebabkan oleh sinaran, contohnya, pemisahan dan pengasingan unsur, pembentukan fasa kedua, bentuk perubahan (melalui pembubaran) zarah fasa kedua, gangguan, yang berasaskan Proses resapan terletak. Akibatnya, peranan penyinaran dimanifestasikan dalam pembentukan gugusan atom, pembubaran dan perubahan dalam bentuk fasa kedua, perpecahan lama dan pembentukan sebatian baru, susunan-gangguan dan dalam kes lain.

Penurunan tenaga zarah pengeboman, keamatan dan kelancarannya akan

membantu mengurangkan ketidakstabilan struktur, menghapuskan pembentukan kecacatan seperti zon penyusutan secara langsung dalam lata. Menggunakan kaedah doping, adalah mungkin untuk menghalang perkembangan lata dan, akibatnya, mengurangkan bilangan kecacatan radiasi, dan mungkin meningkatkan penggabungan semula mereka. Kestabilan kerpasan zarah fasa kedua boleh dipastikan dengan perencatan proses pembubarannya disebabkan oleh lentingan atom (atom berundur) merentasi antara muka, gangguan separa oleh rantai perlanggaran gantian, dan resapan yang dirangsang sinaran. Pengaruh yang paling berkesan terhadap proses resapan ialah mengaloi aloi dengan unsur-unsur yang meningkatkan tenaga pengikat atom. Dalam kes ini, kestabilan fasa dan keadaan struktur (pesanan) boleh sedikit meningkat.

Apabila disinari oleh fluks zarah (neutron, proton, elektron, zarah alfa serpihan pembelahan) dan sinaran elektromagnet keras (gamma dan x-ray), kerosakan struktur yang dipanggil kecacatan sinaran terbentuk dalam bahan. Tenaga zarah atau sinaran yang dipindahkan ke bahan pepejal sebahagiannya dibelanjakan untuk memecahkan ikatan interatomik. Untuk pembentukan, sebagai contoh, kecacatan sinaran paling mudah - pasangan Frenkel (kekosongan dan atom interstisial), tenaga 14-35 eV diperlukan, melebihi ambang. Apabila bahan disinari oleh zarah dengan tenaga dalam susunan megaelektronvolt, atom yang disesarkan dipindahkan ke tenaga yang tertib magnitud lebih tinggi daripada tenaga ambang. Atom yang disesarkan dipercepatkan, dan tenaga kinetiknya dibelanjakan untuk pengionan atom yang terletak di sepanjang trajektori gerakan. Akibatnya, lata kecacatan sinaran terbentuk.

Zarah dan sinaran boleh membawa kepada tindak balas kimia dan nuklear (termasuk tindak balas pembelahan) dalam bahan badan, serta kemunculan zarah pengeboman sendiri dalam struktur bahan (penyisipan ionik), yang menyebabkan kemunculan kekotoran dalam bahan, dan merupakan punca kedua kecacatan sinaran.

Proses fizikal yang membawa kepada pembentukan kecacatan sinaran membentuk asas saintifik sains bahan sinaran, yang mengkaji satu set kaedah yang memungkinkan, pertama, untuk mencipta bahan (struktur, polimer, semikonduktor, dll.) yang tahan terhadap kesan nuklear sinaran dan, kedua, untuk menyampaikan Bahan-bahan ini diberikan sifat yang diperlukan dengan menyinarinya dengan dos berdos.

Kecacatan sinaran boleh mengubah sifat isipadu dan permukaan bahan. Sifat perubahan sifat bergantung pada panjang laluan zarah atau sinaran. Kecacatan permukaan disebabkan oleh penyinaran dengan zarah bercas elektrik dan sinaran tenaga rendah; kepada yang isipadu - penyinaran dengan neutron pantas.

Apabila neutron 1 pantas berinteraksi dengan logam atau bahan seramik, kebanyakan tenaganya dipindahkan ke atom yang disesarkan daripada nod kekisi kristal (tenaga ambang untuk sesaran atom ialah kira-kira 25 eV). Akibatnya, kecacatan kristal terbentuk dalam bentuk kekosongan dan celahan. Bermula daripada sejumlah kecacatan sinaran tertentu, perubahan dalam sifat mekanikal, fizikal, kimia dan lain-lain sifat struktur logam atau bahan seramik menjadi ketara.

1 Neutron pantas dihasilkan semasa tindak balas pembelahan nuklear, tenaganya ialah 0.1 -10 MeV

Apabila neutron pantas berinteraksi dengan bahan organik, kebanyakan tenaganya pergi ke pembentukan proton mundur, kepada pengionan atom hidrogen atau pengujaannya. Pemecahan ikatan C-H atau C-C adalah akibat daripada penyinaran. Gas dibebaskan daripada bahan organik cecair, kelikatannya meningkat. Rintangan sinaran dan kestabilan bahan organik jauh lebih rendah daripada bahan seramik logam.

Semikonduktor paling sensitif kepada sinaran. Apabila neutron pantas berinteraksi dengan semikonduktor, ciri penguatnya berkurangan, dan keadaan dibenarkan muncul dalam jurang jalur.

Kajian tentang kelakuan pelbagai bahan dalam fluks neutron 1 cepat dan terma telah menunjukkan bahawa terdapat nilai ambang kelancaran neutron 2 di bawah yang mana kesan penyinaran ke atas bahan adalah tidak ketara. Dalam jadual 6.73 dan 6.74 menunjukkan nilai kelancaran ambang untuk neutron pantas, terma dan epiterma 3. Di atas ambang kelancaran neutron, kesan penyinaran mesti diambil kira semasa memilih bahan, mengira kekuatan mekanikal dan struktur, rintangan kakisan, pengiraan pemindahan haba dan keserasian bahan.

1 Neutron terma ialah yang berada dalam keseimbangan terma dengan nukleus medium dan mempunyai tenaga 0.005-0.2 eV.

2 Kelancaran neutron ialah hasil ketumpatan fluks neutron dan masa penyinaran; Ketumpatan fluks neutron ialah hasil daripada ketumpatan neutron dan kelajuan puratanya.

3 Neutron dengan tenaga 2-10 eV dipanggil suprathermal.

Jadual 6.73.Nilai ambang kelancaran neutron pantas dalam pelbagai bahan

Jadual 6.74.Nilai ambang kelancaran neutron terma dan epiterma dalam pelbagai bahan

Tahap pendedahan sinaran kepada bahan apabila disinari dengan neutron bergantung kepada komposisi isotop dalam komponen kimia bahan tersebut. Sebagai contoh, hasil daripada (n, α) -tindak balas 1, helium muncul dalam bahan, menjejaskan proses pembengkakan sinaran, rayapan, dan kemerosotan.

1 Tindak balas penangkapan neutron oleh nukleus n, disertai dengan pelepasan zarah-α ((n, γ) - sama seperti pelepasan γ-kuantum; (p, α) - tindak balas penangkapan proton oleh nukleus, disertai dengan pelepasan zarah-α).

Sebagai contoh, kita boleh menunjukkan tindak balas nuklear lain yang boleh membawa kepada perubahan tambahan dalam sifat bahan:

Keperluan berikut digunakan untuk sifat bahan struktur yang beroperasi di bawah keadaan sinaran:

1) kekuatan mekanikal yang tinggi dan kemuluran;

2) kestabilan haba yang tinggi (rintangan haba);

3) rintangan kakisan yang tinggi dan keserasian dengan bahan lain;

4) ciri pemindahan haba yang baik;

5) serapan neutron kecil (menangkap) keratan rentas;

6) kestabilan sinaran yang lebih besar;

7) radioaktiviti teraruh rendah;

8) keratan rentas penyebaran neutron tinggi, kehilangan tenaga neutron yang besar setiap perlanggaran.

Empat keperluan pertama adalah biasa kepada bahan struktur; yang terakhir - oleh sifat khusus yang ditentukan oleh keperluan untuk menyelamatkan neutron, dengan berkesan memperlahankannya (untuk reaktor neutron haba), serta keinginan untuk mempunyai perubahan negatif kecil dalam sifat mekanikal dan lain-lain di bawah pengaruh pendedahan sinaran. Keperluan khusus menentukan pilihan elemen yang berfungsi sebagai asas dan bahan tambahan mengaloi untuk bahan logam reaktor.

Senarai unsur-unsur ini dan ciri-ciri fizikal nuklearnya diberikan dalam Jadual. 6.75.

Jadual 6.75. Sifat fizikal nuklear bahan logam reaktor

Barn ialah unit ukuran luas bukan sistemik, 1 b = 10 -28 m 2.

Berilium dan sebatiannya. Berilium mempunyai keratan rentas serapan neutron terma terkecil bagi semua logam, keratan rentas serakan yang besar dan takat lebur yang tinggi, oleh itu ia merupakan penyederhana dan pemantul yang sangat baik 1 .

1 Keratan rentas untuk interaksi neutron dengan nukleus mencirikan kebarangkalian tindak balas nuklear (contohnya, penyerapan) atau perubahan dalam tenaga neutron (penyerakan).

Berilium dan berilium oksida adalah rapuh, mahal dan toksik, yang tidak sesuai dengan keperluan am untuk bahan struktur. Bagi berilium metalik dan oksidanya, kesan ciri yang diperhatikan dengan peningkatan kelancaran neutron cepat ialah ketidakstabilan dimensi dan kehancuran helium. Ketidakstabilan dimensi dikaitkan dengan tindak balas interaksi neutron cepat dengan berilium. Peningkatan dalam isipadu relatif ∆V/V sampel berilium (bengkak sinaran) pada suhu penyinaran 70-130 °C diterangkan oleh pergantungan

∆V/V =0.584F 0.93

di mana F·10 -26 ialah kelancaran (E > 1 MeV) bagi neutron.

Keplastikan berilium yang disinari turun kepada hampir sifar walaupun pada fluences neutron yang agak rendah (1-4) 10 25 neutron/m 2. Sifat ini dipanggil helium embrittlement berilium.

Apabila disinari dengan fluks neutron, dimensi linear produk berilium oksida meningkat, ketumpatan berkurangan, dan keliangan produk meningkat. Pada suhu penyinaran rendah (75-100 0 C), pecutan dalam kadar pertumbuhan isipadu berilium oksida diperhatikan pada kelancaran neutron pantas kira-kira 3·10 24 neutron/m 2 (Rajah 6.1). Meningkatkan suhu penyinaran sampel mengurangkan pertumbuhan isipadunya. Semakin tinggi ketumpatan sampel, semakin besar pengembangannya pada fluence yang sama.

nasi. 6.1. Bengkak sinaran ∆V/V berilium oksida berketumpatan tinggi bergantung pada kelancaran neutron pada suhu 75-110°C (1) dan 500-700°C (2)

Terdapat pemanjangan maksimum yang dibenarkan semasa pengembangan, melebihi yang membawa kepada keretakan, pemusnahan, dan transformasi produk menjadi serbuk. Kelancaran di mana kemusnahan berlaku meningkat dengan pengurangan saiz butiran berilium oksida mengikut pergantungan

di mana δ ialah saiz butiran, µm (saiz butiran ditentukan pada suhu penyinaran 50-100 °C).

Kelancaran maksimum yang dibenarkan yang tidak menyebabkan retak mikro, bergantung pada suhu penyinaran, ketumpatan fluks neutron dan saiz butiran berilium oksida, ditunjukkan dalam Rajah. 6.2.

nasi. 6.2. Perubahan dalam kelancaran maksimum yang dibenarkan yang tidak menyebabkan retak mikro, bergantung pada suhu penyinaran dan saiz butiran BeO

(1 - 1...2.5 µm; 2 - 10...15 µm) dan ketumpatan fluks neutron sama dengan 10 16 dan 10 17 neutron/(m 2 s)

Peranan utama dalam mengubah isipadu produk berilium oksida dimainkan oleh helium, serta tritium, yang terbentuk semasa interaksi berilium dengan neutron cepat Kandungan helium (kira-kira 0.95 mengikut isipadu dalam campuran dengan tritium) meningkat dengan peningkatan kelancaran neutron (Rajah 6.3). Jika suhu produk melebihi 1200°C, pembebasan helium daripada sampel berilium oksida menjadi ketara (Rajah 6.4), bergantung pada masa pegangan. Ini adalah asas untuk kaedah memulihkan sifat produk berilium oksida menggunakan penyepuhlindapan suhu tinggi.

nasi. 6.3. Kebergantungan pecahan isipadu helium dalam berilium oksida yang disinari pada kelancaran neutron

nasi. 6.4. Kebergantungan pecahan isipadu helium yang dibebaskan daripada sampel BeO yang disinari (F = 2 10 24 neutron/m 3, 860 °C) pada pelbagai suhu penyepuhlindapan pada masa τ

Kekonduksian haba sampel semasa penyinaran berkurangan dengan peningkatan kelancaran ke tahap yang lebih besar, semakin tinggi ketumpatan bahan (Rajah 6.5). Dengan peningkatan suhu, penurunan kekonduksian terma menjadi perlahan dan pada 100 °C mencapai tepu pada tahap 40-50% daripada nilai awal pada fluence 4·10 25 neutron/m2.

nasi. 6.5. Kebergantungan kekonduksian haba relatif (λ 0 - kekonduksian terma awal) berilium oksida pada kelancaran neutron pantas pada ketumpatan sampel 2.7-2.9 (1),

2.8-3.0 (2) dan 2.9-3.0 g/cm 3 (3) dan suhu penyinaran 40-140 °C

Kekuatan berilium oksida berkurangan dengan peningkatan kelancaran neutron ke tahap yang lebih besar, semakin tinggi ketumpatan sampel. Meningkatkan suhu penyinaran kepada 350-400 °C dengan ketara mengurangkan pengaruh fluks neutron, tetapi ia masih kekal ketara. Penyepuhlindapan pada 1300 °C memulihkan sepenuhnya sifat kekuatan. Dalam Rajah. 6.6-6.8 menunjukkan pergantungan kekuatan relatif berilium oksida di bawah mampatan, ketegangan dan lenturan pada kelancaran neutron pantas (E> 1 MeV) dan suhu. Peningkatan sedikit dalam sifat kekuatan pada fluence rendah sepadan dengan data teori.

nasi. 6.6. Kebergantungan kekuatan mampatan relatif BeO pada kelancaran neutron pada ketumpatan sampel 2.99-3.0 (1), 2.5 (2), 3.0 (3) dan 2.7-2.8 (4) g/cm 3:

1,2 - sampel disinari pada 100 °C; 3, 4 - sampel disinari dan dibakar pada 1300 °C selama 24 jam

nasi. 6.7. Kebergantungan kekuatan tegangan relatif BeO pada kelancaran pada ketumpatan sampel 2.6-2.85 g/cm3 dan suhu penyinaran 100 °C (1) dan 350-400 °C (2)

nasi. 6.8. Kebergantungan kekuatan relatif BeO dalam lenturan pada fluence pada ketumpatan sampel 2.8-2.9 g/cm 3 dan suhu penyinaran 100 °C

Penyinaran membawa kepada peningkatan kadar rayapan berilium oksida. Kelonggaran tekanan diperhatikan dalam sampel yang disinari pada 500-700 °C, yang dijelaskan oleh rayapan yang berlaku di bawah keadaan ini.

Magnesium dan aloinya. Aloi magnesium ialah bahan struktur suhu rendah (takat lebur magnesium 650 °C), tahan kakisan di udara dan dalam karbon dioksida (sehingga ~ 400 °C), tetapi mempunyai rintangan kakisan yang rendah dalam persekitaran berair, logam cecair natrium dan eutektik Mg - Na dan Mg - K. Dari segi sifat nuklear, magnesium adalah kedua selepas berilium. Kelemahan ketaranya ialah rintangan haba yang tinggi. Kekonduksian terma magnesium dan aloinya (pada 20 °C λ = 63...171 W/(m °C)) adalah lebih daripada 100 kali lebih rendah daripada aloi aluminium.

Pada suhu di bawah 500 °C dalam persekitaran karbon dioksida, aloi magnesium menunjukkan rintangan sinaran yang baik: pada kelancaran neutron sehingga 10 25 neutron/m2, tiada kecacatan sinaran yang ketara (bengkak, rayapan sinaran, perubahan kekuatan dan kemuluran) diperhatikan. .

Zirkonium dan aloinya. Aloi zirkonium digunakan secara meluas kerana kekuatan mekanikalnya yang tinggi pada suhu tinggi, rintangan kakisan yang baik dalam air dan wap, dan kebolehkilangan. Dari segi parameter nuklear, zirkonium adalah unsur ketiga selepas berilium dan magnesium. Kekonduksian terma rendah zirkonium (pada 20 °C λ = 18 W/(m °C)) diimbangi oleh pengembangan haba yang agak rendah. Rintangan kakisan yang rendah pada suhu tinggi dan kos relatif tinggi menghalang penggunaan aloi zirkonium.

Dalam fluks neutron pantas, pertumbuhan sinaran dan rayapan sinaran aloi zirkonium diperhatikan, yang ketara dalam julat suhu 180-530 °C. Dengan peningkatan suhu dari 300 hingga 400 °C, kesan penyinaran neutron pada rayapan berkurangan, yang dijelaskan oleh penyepuhlindapan kecacatan sinaran yang cepat, tetapi pada masa yang sama rayapan haba meningkat dan menjadi penentu. Keputusan ujian aloi Zircaloy-2 yang mengandungi, % (berat): 1.2-1.7 Sn; 0.07-0.2 Fe; 0.05-0.15 Cr; 0.03-0.08 Ni, 0.03-0.08 N; 0.01 O, selebihnya Zr, dan H-2.5 (Zr + 2.5% Nb), dibentangkan dalam jadual. 6.76.

Jadual 6.76.Keputusan ujian rayapan paip yang diperbuat daripada aloi Zircaloy-2 dan N-2.5

Ketumpatan fluks neutron yang cepat.

Penyinaran neutron meningkatkan kadar rayapan zirkaloy-2 terubah bentuk sejuk pada 200-350 °C dengan susunan magnitud atau lebih. Kadar rayapan aloi N-2.5 cacat sejuk meningkat ke tahap yang lebih rendah.

Pada 340-350 °C, zirkaloy-2 mempamerkan peningkatan mendadak dalam kadar rayapan (Rajah 6.9). Sampel telah mengalami ubah bentuk plastik sejuk sebanyak 15-20%.

nasi. 6.9. Kebergantungan kadar rayapan aloi Zircaloy-2 pada suhu apabila disinari dalam aliran neutron pantas dengan ketumpatan (5-9) 10 16 neutron/(m 2 s) pada σ sama dengan 210 (1) dan 140 MPa (2)

Aluminium dan aloinya. Kecacatan sinaran utama untuk aloi aluminium ialah pembengkakan sinaran dan peningkatan dalam had kekuatan jangka panjang. Bengkak sinaran disebabkan oleh tindak balas interaksi neutron cepat dengan nukleus aluminium, yang menghasilkan silikon, hidrogen dan helium. Kesan kelancaran neutron dengan E > 0.1 MeV setiap perubahan relatif dalam isipadu aloi aluminium ditunjukkan dalam Rajah. 6.10. Kekuatan jangka panjang aloi aluminium 1100 selepas penyinaran dengan neutron dengan kelancaran (0.7-11)·10 26 neutron/m 2 meningkat (Rajah 6.11), yang merupakan akibat daripada pengerasan sinaran bahan. Kekuatan dan sifat plastik aloi 1100 bergantung kepada kelancaran neutron dengan E> 1 MeV ditunjukkan dalam Rajah. 6.12. Dos sinaran yang ketara tidak membawa kepada perubahan radikal dalam sifat mekanikal.

nasi. 6.10. Bengkak sinaran aluminium dan aloi bergantung kepada kelancaran neutron pada suhu penyinaran 50-60 °C:

1 - 99.9999% A1; 2 - aloi 1100 (aluminium ketulenan industri); 3-aloi 6061 (A1+0.7% Mg+0.4% Si)

nasi. 6.11. Menukar had kekuatan jangka panjang aloi aluminium 1100:

1,2- selepas penyinaran pada 100 dan 150 °C, masing-masing; 3, 4 - dalam keadaan awal pada 100 dan 150 °C, masing-masing

nasi. 6.12. Kebergantungan penunjuk kekuatan (a) dan kemuluran (b) aloi 1100 pada kelancaran neutron

Keluli tahan kakisan austenit dan aloi nikel. Fluks neutron pantas menyebabkan perubahan dalam sifat mekanikal, pembengkakan sinaran dan rayapan sinaran dalam keluli tahan kakisan austenit dan aloi nikel. Dalam Rajah. Jadual 6.13 menunjukkan data tentang pengaruh kelancaran neutron pantas dan suhu penyinaran ke atas sifat mekanikal keluli austenit. Perubahan ini amat ketara pada kelancaran lebih daripada 5 10 25 neutron/m2 dan suhu melebihi 500 °C , dipanggil embrittlement sinaran suhu tinggi (HTE).

nasi. 6.13. Kesan penyinaran ke atas kekuatan alah (a) dan pemanjangan relatif (b) keluli 08Kh18N10 pada suhu penyinaran yang berbeza

Fenomena HTPO disertai dengan penurunan ketara dalam kemuluran (jumlah pemanjangan semasa pecah boleh mencapai hanya 0.1%) dan peningkatan dalam kekuatan hasil bahan. Kekuatan jangka panjang, rintangan keletihan dan rintangan rayapan juga berkurangan dengan ketara (kepada separuh nilai asal untuk keluli jenis 12X18N9).

HTRO dijelaskan oleh rangsangan sinaran perubahan sifat pada sempadan butiran, yang membawa kepada pembentukan keretakan. Keluli austenit yang dialoi dengan molibdenum dan niobium, contohnya 0Х16Н15М3Б, mempunyai rintangan terbaik kepada HFRO. Walau bagaimanapun, peningkatan ini berlaku dengan kelancaran neutron terhad. Oleh itu, cengkerang TVEL yang diperbuat daripada keluli 0Х16Н15М3Б mempunyai pemanjangan relatif hanya kira-kira 0.8% pada 700 °C pada kelancaran 8.5 10 26 neutron/m 2 . Kemuluran dan kekuatan sisa pada kelancaran neutron cepat tinggi boleh ditingkatkan dengan mengaloi keluli tahan kakisan austenit dengan titanium, boron dan silikon. Keluli kelas feritik dan martensit mempunyai kecenderungan rendah untuk HRT.

Bengkak sinaran menunjukkan dirinya pada kelancaran lebih daripada 10 26 neutron/m 2 dalam julat suhu penyinaran 0.3-0.55 Tm logam, yang biasanya sepadan dengan julat operasi bahan struktur. Untuk keluli tahan kakisan austenit, pembengkakan sinaran boleh mencapai nilai yang besar - (30-40)% pada fluence (1.5-2.5) 10 27 neutron/m 2. Mekanisme pembengkakan dijelaskan oleh pengumpulan lebihan kekosongan semasa penyinaran dan nukleasi kelompok kekosongan dalam logam, yang mempunyai bentuk mikropori sfera. Pusat penjanaan liang ialah atom pengotor, atom helium yang terbentuk semasa interaksi neutron dengan nikel, kromium, dan besi.

Dalam Rajah. Rajah 6.14 dan 6.15 menunjukkan pergantungan pembengkakan sinaran beberapa keluli dan aloi pada kelancaran neutron cepat dan suhu. Cara tambahan yang berkesan untuk mengurangkan bengkak keluli austenit ialah pengerasan permukaan bahan akibat ubah bentuk produk pada suhu bilik. Dengan kelancaran neutron pantas (1.2-1.4) 10 27 neutron/m2, peningkatan dalam tahap ubah bentuk sejuk daripada 20 hingga 30% untuk jenis keluli 08Kh17N13M2T membawa kepada penurunan bengkak daripada 15 hingga 4% pada suhu penyinaran 550 -600 ° DENGAN. Aloi nikel tinggi jenis nimonik (40-45% Ni), serta keluli tahan kakisan kromium dari kelas ferit dan ferit-martensit (12-17% Cr, ≤ 0.5% Ni) mempunyai kurang bengkak. Walau bagaimanapun, peningkatan kandungan nikel membawa kepada peningkatan dalam VTR. Untuk menghapuskan kelemahan ini, pengukuhan penyebaran dan pengaloian kompleks aloi nikel dengan molibdenum, titanium, aluminium, boron, niobium, dan silikon digunakan.

nasi. 6.14. Kesan penyinaran pada pembengkakan sinaran keluli:

1 - 08Х18Н10Т; 2 - 03Х16Н15М3Б;

3-0Х16Н15М3Б (diubah suai);

nasi. 6.15. Pengaruh suhu pada pembengkakan sinaran keluli dan aloi:

1 - keluli ferit; 2 - aloi nikel tinggi; 3 - jenis keluli cacat sejuk 0817N13M2T (20%); 4 - keluli diubah suai tahan kakisan austenit

Rayapan sinaran juga dikaitkan dengan mekanisme pembengkakan kekosongan - sifat ubah bentuk kekal bahan di bawah beban apabila disinari dengan neutron cepat pada suhu apabila rayapan terma tidak nyata (300-500 ° C). Kadar rayapan sinaran adalah berkadar dengan kelancaran dan voltan yang digunakan:

ν r.p. = ВσR

di mana ν r.p. - kadar rayapan sinaran, h -1; σ - tekanan, Pa; B - pekali empirik sama dengan 2·10 -12 untuk keluli 03Х16Н15М3Б dan 0.83·10 -12 untuk keluli 08Х18Н10Т; R ialah kadar pengumpulan kerosakan sinaran, anjakan/(at-h).

Bilangan kerosakan sinaran bergantung kepada kelancaran dan spektrum neutron. Untuk spektrum tipikal reaktor kuasa neutron pantas, fluence sama dengan 1.67 10 27 neutron/m 2 sepadan dengan 100 sesaran/at. Bahan yang mempunyai kecenderungan rendah untuk pembengkakan sinaran mempunyai kadar rayapan sinaran yang rendah.

Logam tulen, seramik dan cermet. Perbandingan kebergantungan pembengkakan sinaran pada nisbah suhu ujian kepada suhu lebur untuk beberapa logam tulen ditunjukkan dalam Rajah. 6.16. Niobium, molibdenum, zirkonium, tantalum, yang mempunyai kekisi bcc, telah meningkatkan daya tahan terhadap pembengkakan sinaran. Sebaliknya, nikel (kekisi fcc) ternyata lebih terdedah kepada pembengkakan radiasi.

nasi. 6.16. Kebergantungan pembengkakan sinaran logam tulen pada suhu penyinaran pada fluence neutron 3 10 25 neutron/m 2

Seramik dan cermet (A1 2 O 3, MgO, ZrO 2, A1-A1 2 O 3; B 4 C - keluli tahan karat) lebih stabil daripada logam dan aloi. Bengkak radiasi dan rayapan radiasi kurang ketara di dalamnya.

Grafit mempunyai keupayaan untuk memperlahankan neutron dengan berkesan; ia mempunyai sifat termofizik yang sangat baik, kekuatan mekanikal yang baik pada suhu tinggi, dan kebolehmesinan yang agak mudah. Grafit yang digunakan dalam loji reaktor dihasilkan secara buatan melalui proses grafitisasi kok petroleum. Grafit semulajadi mempunyai sejumlah besar kekotoran dan tidak boleh digunakan sebagai penyederhana neutron. Grafit digunakan untuk mencipta struktur dan salutan kedap gas.

Ia diperoleh dengan meresapi grafit yang dihasilkan secara buatan di bawah tekanan tinggi dengan cecair yang mengandungi karbon dan grafit seterusnya. Karbon pirolitik, yang diperoleh dalam bentuk mendapan pada permukaan gas hidrokarbon yang dipanaskan (metana, benzena), juga ternyata kedap gas. Semua gred tiruan grafit mempunyai sifat anisotropi yang tinggi yang berkaitan dengan penjajaran zarah kok semasa pembuatan briket dan grafisasi mendapan daripada fasa gas.

Penyinaran neutron meningkatkan kekuatan mampatan, kekerasan dan modulus keanjalan grafit. Pada masa yang sama, penyinaran neutron mengurangkan kekonduksian terma pada suhu tinggi, membawa kepada ketidakstabilan dimensi, mengurangkan kemuluran, dan menyebabkan pengumpulan tenaga dalam grafit. Kualiti yang terakhir adalah penting untuk memilih penyelesaian reka bentuk.

Pengaruh kelancaran adalah paling besar pada suhu rendah (sehingga 200 ºС). Dengan kelancaran neutron lebih daripada 10 24 neutron/m 2, kekonduksian terma sampel grafit berkurangan sebanyak 50 kali (Rajah 6.17). Penurunan kekonduksian terma (konduksi elektrik) dikaitkan dengan berlakunya kecacatan struktur kristal yang disebabkan oleh fluks neutron.

nasi. 6.17. Kebergantungan kekonduksian haba relatif grafit pada suhu penyinaran dan kelancaran neutron haba

Perubahan dalam dimensi grafit bergantung pada arah (sepanjang atau merentasi paksi penyemperitan), kelancaran dan suhu. Pengurangan saiz awal (dengan fluence sederhana) digantikan dengan peningkatan. Apabila suhu meningkat, perubahan dalam dimensi grafit berkurangan dan pada suhu melebihi 350 °C isipadu banyak sampel berkurangan. Perubahan dalam saiz grafit anisotropik daripada kelancaran neutron cepat pada suhu yang berbeza dalam arah selari dan berserenjang dengan paksi tebukan ditunjukkan dalam Rajah. 6.18.

nasi. 6.18. Kebergantungan perubahan dalam saiz sampel grafit terhimpit, hampir isotropik, dipotong selari (a) dan berserenjang (b) dengan paksi picitan, pada kelancaran neutron cepat dan suhu penyinaran:

1- 550-600 °C; 2 - 360-400 °C

Penurunan kemuluran adalah akibat daripada pengerasan sinaran grafit. Penurunan kemuluran membawa kepada pembentukan keretakan.

Keupayaan grafit untuk mengumpul tenaga ubah bentuk dalam kekisi kristal sebagai akibat daripada kecacatan sinaran adalah penting. Tenaga terkumpul yang dibebaskan dalam bentuk haba membawa kepada peningkatan mendadak dalam suhu. Kebergantungan perubahan dalam tenaga terkumpul pada kelancaran dan kesan penyepuhlindapan pada pengurangannya digambarkan dalam Rajah. 6.19.

nasi. 6.19. Kebergantungan perubahan dalam jumlah tenaga terkumpul ∆E p dalam grafit pada kelancaran neutron haba:

1 - untuk penyinaran pada 30 ºС; 2 - selepas penyepuhlindapan selama 5 jam pada 1250 ºС; 3 - selepas menembak pada 2000 °C

Buku teks "Sains Bahan Fizikal" ialah edisi 6 jilid bahan pendidikan mengenai semua disiplin akademik latihan sains bahan asas, yang dijalankan semasa latihan pelajar semester ke-5-8 di Jabatan Masalah Fizikal Sains Bahan Fizik Kejuruteraan Moscow. Institut (Universiti Negeri).
Jilid 4 mengandungi penerangan tentang undang-undang asas interaksi sinaran dengan badan pepejal, fizik kekuatan dan kerosakan sinaran, sifat bahan dan pemodelan proses fizikal, yang dinyatakan dalam bab "Asas fizikal kekuatan", " Interaksi sinaran dengan jirim", "Fizik sinaran keadaan pepejal", "Pemodelan" dalam sains bahan" dan "Asas fizikal reka bentuk bahan berbantukan komputer."
Buku teks ini bertujuan untuk pelajar yang belajar dalam kepakaran "Fizik Jirim Pekat" dan pelajar siswazah yang pakar dalam bidang fizik bahan pekat dan sains bahan, dan boleh berguna kepada pakar muda dalam bidang fizik logam, pepejal dan bahan. sains.

Kekuatan tegangan.
Selepas melepasi titik s pada gambar rajah tegangan, ubah bentuk plastik yang sengit berkembang dalam sampel. Sehingga titik b (lihat Rajah 11.4), bahagian kerja sampel mengekalkan bentuk asalnya. Pemanjangan di sini diagihkan sama rata sepanjang panjang berkesan. Pada titik b, keseragaman makro ubah bentuk plastik ini terganggu. Di sesetengah bahagian sampel, biasanya berhampiran dengan penaik tekanan, yang sudah berada dalam keadaan awal atau terbentuk semasa ketegangan, penyetempatan ubah bentuk bermula. Ia sepadan dengan penyempitan tempatan keratan rentas sampel - pembentukan leher.

Kemungkinan ubah bentuk seragam yang ketara dan melambatkan saat permulaan pembentukan leher dalam bahan plastik adalah disebabkan oleh pengerasan terikan. Jika ia tidak ada, maka leher akan mula terbentuk serta-merta apabila mencapai titik hasil. Hakikatnya ialah gelongsor, seperti mana-mana proses fizikal sebenar, tidak bermula di mana-mana pada masa yang sama, tetapi di bahagian tertentu sampel, dicirikan oleh kehadiran rawak penumpu tekanan. Jika pengerasan terikan adalah kecil, untuk beberapa waktu mungkin tidak ada sebab yang mencukupi untuk penyebaran gelongsor ke bahagian sampel yang bersebelahan, akibatnya luas bahagian ini akan menjadi kurang daripada luas bahagian bersebelahan, dan tegasan ricih di dalamnya akan meningkat dengan sewajarnya, menggalakkan kesinambungan lanjutan gelongsor dalam bahagian khusus ini. Jika pengerasan terikan adalah besar, peralihan gelongsor dari bahagian awal ke bahagian bersebelahan berlaku sebelum sebarang penyetempatan ubah bentuk yang ketara muncul di bahagian awal, dan leher tidak terbentuk.

ISI KANDUNGAN
Konvensyen asas
Kata Pengantar Jilid 4
Bab 11. FIZIK KEKUATAN BAHAN
11.1. Penerangan dan ciri-ciri proses ubah bentuk
11.1.1. Konsep asas
11.1.2. Tekanan dan Ketegangan
11.1.3. Gambarajah Ketegangan: Titik Ciri
11.1.4. Tahap skala perihalan proses ubah bentuk
11.2. Keanjalan
11.2.1. Hukum Hooke untuk kes ubah bentuk unipaksi
11.2.2. Hukum Hooke hasil daripada interaksi atom-atom jiran
11.2.3. Hukum Hooke dalam bentuk umum
11.2.4. Moduli dan pekali keanjalan
11.2.5. Kebergantungan moduli elastik pada pelbagai faktor
11.3. Proses ubah bentuk plastik
11.3.1. Slip kristalografi
11.3.2. Faktor Schmid
11.3.3. Keperluan untuk memperkenalkan perwakilan kehelan
11.3.4. Permulaan ubah bentuk plastik
11.3.5. Putaran kekisi kristal akibat ubah bentuk plastik dengan gelongsor
11.3.6. Hubungan antara terikan ricih dan putaran kekisi
11.3.7. Peringkat pengerasan terikan dan peringkat orientasi semula
11.3.8. Teori pengukuhan dislokasi
11.3.9. Tekstur ubah bentuk dan pengerasan tekstur
11.3.10. Berkembar sebagai mekanisme ubah bentuk
11.3.11. Tingkah laku anisotropik sampel helaian di bawah ketegangan
11.3.12. Pengaruh sempadan bijian pada ubah bentuk polihablur
11.3.13. Ciri-ciri mengira lengkung aliran untuk polihablur
11.3.14. Pendekatan yang mungkin untuk memodelkan ubah bentuk polihablur
11.3.15. Berlakunya hasil gigi
11.3.16. Kesan suhu ke atas ubah bentuk polihablur
11.4. merayap
11.4.1. Rayapan tak anjal boleh balik
11.4.2. Rayapan logaritma
11.4.3. Rayapan suhu tinggi
11.4.4. Rayapan resapan
11.4.5. Ciri-ciri Rayapan
11.5. Kemusnahan
11.5.2. Jenis utama kemusnahan
11.5.2. Permulaan retak
11.5.3. Kriteria Griffiths untuk pertumbuhan retakan rapuh
11.5.4. Kriteria Griffiths apabila mengambil kira ubah bentuk plastik berhampiran hujung retak
11.5.5. Hubungan antara sifat kemusnahan dan struktur bahan
11.5.6. Suhu peralihan rapuh-mulur dan cara untuk mengurangkannya
11.5.7. Gambar rajah Ioffe peralihan daripada keadaan rapuh kepada keadaan plastik
11.5.8. Ciri-ciri kemerosotan logam bcc
11.5.9. Beberapa kemungkinan kaedah metalurgi fizikal dalam kajian proses pemusnahan
11.6. Keletihan bahan logam
11.6.1. Ciri umum fenomena
11.6.2. Ciri-ciri ubah bentuk plastik di bawah beban kitaran
11.6.3. Permulaan dan penyebaran retakan keletihan
11.6.4. Pengaruh pelbagai faktor terhadap keletihan
Soalan kawalan
Bab 12. INTERAKSI SINARAN DENGAN JIRIM
pengenalan
12.1. Interaksi elastik dua badan
12.1.1. Ciri-ciri yang menerangkan interaksi sinaran dengan jirim
12.1.2. Kaedah untuk menerangkan interaksi anjal
12.1.3. Pereputan zarah secara spontan
12.1.4. Perlanggaran pasangan
12.1.5. Persamaan am pergerakan zarah
12.1.6. Contoh penghuraian serakan dalam kes klasik
12.2. Jenis potensi interaksi ion-atom
12.3. Kaedah anggaran untuk menerangkan serakan
12.3.1. Anggaran potensi dan syarat untuk pemilihan mereka
12.3.2. Ungkapan anggaran untuk menerangkan serakan
12.4. Asas penyerakan zarah relativistik
12.5. Asas perihalan kuantum penyebaran
12.6. Pengaruh kekisi kristal pada proses interaksi anjal
12.6.1. Kesan kerjasama dalam penyerakan zarah kuantum
12.6.2. Kekisi timbal balik dan sifat asasnya
12.6.3. Syarat untuk pembentukan maksimum pembelauan
12.6.4. Pengganda intensiti struktur
12.6.5. Pengiraan amplitud rasuk yang bertaburan pada hablur
12.6.6. Getaran terma atom
12.6.7. Panjang kepupusan
12.6.8. Kesan kerjasama dalam penyerakan zarah klasik
12.7. Kesan penyinaran ke atas bahan
12.7.1. Pembentukan kecacatan sinaran asas
12.7.2. Anisotropi pembentukan kecacatan pada tenaga rendah atom tersingkir utama
12.7.3. Lata perlanggaran atom
12.7.4. Jenis lata dan penerangannya
12.7.5. Penilaian kuantitatif tahap pendedahan sinaran bahan
Soalan kawalan
Senarai sastera terpakai
Bab 13. FIZIK SINARAN KEADAAN PEPEJAL
pengenalan
13.1. Ciri-ciri penyinaran neutron bahan-bahan fisil
13.2. Pertumbuhan radiasi bahan
13.2.1. Corak pertumbuhan sinaran hablur tunggal, isotropik dan uranium polihabluran bertekstur
13.2.2. Idea tentang punca pertumbuhan sinaran
13.2.3. Pertumbuhan sinaran bahan struktur
13.3. Bengkak bahan
13.3.1. Fenomena pembengkakan gas bahan bahan api
13.3.2. Bengkak bahan api yang disebabkan oleh produk pembelahan pepejal
13.3.3. Bengkak kekosongan aloi logam di bawah penyinaran
13.4. Transformasi akibat sinaran dan proses dipercepatkan
13.4.1. Fenomena homogenisasi sinaran aloi uranium
13.4.2. Amorfisasi aloi di bawah penyinaran
13.4.3. Pengasingan unsur dalam aloi apabila penyinaran
13.4.4. Pemisahan akibat sinaran atom dalam aloi
13.4.5. Susunan dan gangguan aloi di bawah penyinaran
13.4.6. Resapan dipercepatkan sinaran
13.5. Pengerasan dan kemerosotan sinaran
13.5.1. Pengaruh keadaan penyinaran pada pengerasan
13.5.2. Kerosakan sinaran suhu rendah
13.5.3. Ciri-ciri pengaruh penyinaran pada sifat mekanikal
13.5.4. Kerosakan sinaran suhu tinggi bahan
13.6. Rayapan sinaran bahan
13.6.1 Keteraturan rayapan sinaran
13.6.2. Mekanisme rayapan sinaran
13.7. Kelonggaran tekanan dalam bahan di bawah penyinaran
13.8. Hakisan permukaan sinaran
13.8.1. Bahan penyembur
13.8.2. Sinaran melepuh
13.8.3. Hakisan akibat lengkok unipolar
Soalan kawalan
Senarai sastera terpakai
Bab 14. ASAS SIMULASI KOMPUTER DALAM JIRIM PEKAT
14.1. Tugas pemodelan komputer
14.1.1. Pelbagai jenis eksperimen pengiraan
14.1.2. Simulasi berdasarkan proses mikroskopik dalam jirim pekat
14.1.3. Pemodelan proses makroskopik dalam jirim pekat
14.1.4. Kaedah asas untuk menyelesaikan masalah pemodelan
14.2. Contoh model matematik proses makroskopik
14.2.1. Contoh model berdasarkan hukum pemuliharaan tenaga
14.2.2. Sifat-sifat Model Pemindahan Haba
14.2.3. Penyelesaian yang serupa dengan model kekonduksian haba tak linear
14.2.4. Masalah peralihan fasa. masalah Stefan
14.2.5. Simulasi komputer tentang kesan pancaran ion berkuasa pada permukaan bahan
14.3. Simulasi berdasarkan proses mikroskopik
14.3.1. Kaedah dinamik molekul
14.3.2. Kaedah variasi
14.3.3. Kaedah Monte Carlo
14.4. Fraktal dan struktur fraktal
14.5. Analisis wavelet. Permohonan untuk pemprosesan imej
Soalan kawalan
Senarai sastera terpakai
Bab 15. ASAS FIZIKAL REKABENTUK KOMPUTER BAHAN
15.1. Potensi Gibbs termodinamik molar bagi sistem dua komponen dua fasa
15.2. Sistem persamaan keseimbangan untuk dua fasa dalam sistem dua komponen
15.3. Gambar rajah fasa dalam pelbagai koordinat
15.4. Pelbagai tafsiran sistem persamaan keseimbangan dua fasa
15.4.1. Tafsiran fizikal
15.4.2. Tafsiran geometri
15.4.3. Tafsiran kimia
15.5. Membahagikan tugas kepada dua
15.6. Teori termodinamik peralihan fasa urutan pertama keadaan komponen tulen
15.7. Kaedah fenomenologi untuk menerangkan peralihan fasa peringkat pertama bagi komponen tulen
15.8. Kaedah untuk mengira parameter kestabilan komponen tulen
15.9. Definisi struktur, fasa
15.10. Invarian penyelesaian kepada sistem persamaan keseimbangan fasa
15.11. Invarian fungsi pencampuran termodinamik
15.12. Generalisasi peraturan kesamarataan kawasan Maxwell
15.12.1. Generalisasi peraturan Maxwell tentang kesamarataan kawasan kepada kes delaminasi
15.12.2. Generalisasi peraturan Maxwell untuk kesamaan kawasan kepada kes keseimbangan dua penyelesaian bukan isomorfik
15.13. Algoritma Y untuk mengira lengkung pemisahan pada rajah fasa T-x
15.14. Algoritma Y untuk mengira keseimbangan dua larutan bukan isomorfik pada rajah fasa T-x
15.15. Contoh aplikasi algoritma Y untuk pengiraan rajah fasa sistem Al-Si
15.16. Persamaan untuk satu/dua fasa jenis a/a+β sempadan fasa T-x, gambar rajah keadaan p-x dalam bentuk pembezaan
15.17. Mengenai kesinambungan entalpi, entropi, isipadu dan potensi kimia komponen pada sempadan fasa a/a+β dan β/a+β rajah fasa T-x
15.17.1. Mengenai kesinambungan fungsi pencampuran (enthalpi pencampuran, entropi pencampuran, isipadu pencampuran) pada sempadan fasa a/a+β dan β/a+β rajah fasa T-x
15.18. Satu sempadan fasa a/a+β atau β/a+β dua fasa bagi rajah keadaan T-p-th sistem dua komponen sebagai permukaan lompatan semua terbitan kedua bagi molar keseimbangan tenaga Gibbs sistem
15.18.1. Persamaan untuk lompatan dalam cerun kepekatan entropi dan entropi separa komponen
15.18.2. Persamaan untuk lompatan dalam kapasiti haba isobarik
15.18.3. Persamaan untuk lompatan dalam cerun kepekatan isipadu dan isipadu separa komponen
15.18.4. Persamaan untuk lompatan dalam kebolehmampatan isoterma
15.18.5. Persamaan untuk lompatan dalam pekali isipadu pengembangan haba
15.18.6. Persamaan untuk lompatan dalam entalpi separa komponen
15.19. Hubungan Ehrenfest umum pada a/a+ dalam sempadan fasa rajah keadaan T-p-x sistem binari
15.19.1. Kesinambungan Hessian dan pelengkap algebranya daripada tenaga Gibbs mengikut hujahnya pada a/a+ dalam sempadan fasa rajah fasa T-p-x
15.19.2. Hubungan Ehrenfest umum
15.20. Kapasiti haba isobarik bersepadu, kebolehmampatan isoterma, pekali pengembangan haba bagi aloi dua fasa dua komponen
15.21. Analisis keseimbangan tiga fasa dalam sistem dua komponen. Pengiraan entalpi bagi rajah fasa T-p-x tindak balas tiga fasa
15.22. Masalah langsung dan songsang
15.23. Pendekatan termodinamik kepada reka bentuk bantuan komputer bagi bahan berbilang lapisan yang stabil
Soalan kawalan
Senarai sastera terpakai
Indeks subjek.

Muat turun e-buku secara percuma dalam format yang mudah, tonton dan baca:
Muat turun buku Sains Bahan Fizikal, Jilid 4, Asas kekuatan fizikal, Fizik sinaran pepejal, Pemodelan komputer, Kalin B.A., 2008 - fileskachat.com, muat turun pantas dan percuma.