Пластичность при нейтронном облучении

Приготовление образцов из предельно упрочненных, характеризующихся высокой неоднородностью структуры поверхностей материалов трения, является основной проблемой при использовании методов электронной микроскопии и электронной дифракции. В просвечивающей микроскопии толщина исследуемых образцов не должна превышать 50—300 нм. Дислокационные ансамбли в образцах такой толщины испытывают значительное влияние сил изображения , происхождение которых связано с обрывом периодичности решетки на поверхности, и значительная часть дислокаций может уходить из образца в процессе его приготовления. Особенно велик эффект в случае пластичных материалов с малой поверхностной энергией, когда перемещение дислокаций и их выход на поверхность не требуют больших энергетических затрат. По имеющимся оценкам теряться может до 90% дислокаций. В какой-то мере стабилизировать дислокационную структуру удается ее замораживанием , например, за счет создания точечных радиационных дефектов при нейтронном облучении поверхности. [c.163]

Цирконий и его сплавы облучали в разнообразных условиях (см. табл. 5.6) интегральными потоками от 3-10 до 4-10 нейтрон 1см . Основную часть опытов проводили при комнатной температуре или температуре, несколько меньшей 100° С. В некоторых случаях изучение проводили при 380° С. Изучали как отожженные, так и прокатанные до различной степени деформации материалы. Большинство измерений произведено при комнатной температуре, относительно небольшое количество измерений — при повышенных температурах, причем максимальной была температура 380° С. Из таблицы следует, что облучение нейтронами приводит к ожидаемому увеличению предела прочности, предела текучести и твердости материалов. Пластичность при этом уменьшается. Можно также заметить, что свойства предварительно наклепанных материалов не имеют таких больших изменений, как свойства материалов, облучавшихся в отожженном состоянии. [c.253]

В расчетах несущей способности по настоящей методике учитываются числа циклов нагружения, температуры, асимметрии цикла деформаций (напряжений), нестационарность нагружения, остаточные напряжения от сварки, исчерпание пластичности при технологических и монтажных операциях, снижение пластичности за счет нейтронного облучения и деформационного старения, наличие сварных швов. [c.217]

Для сварных соединений и элементов конструкций, подвергавшихся предварительной пластической деформации при определении допускаемых величин [а ] и [7 ], учитывается снижение разрушающих амплитуд напряжений путем введения коэффициента фс, а также снижение пластичности и предела выносливости за счет остаточных напряжений в соответствии с п. 4. Кроме того, при расчете [от ] и [ТУ] должно быть учтено снижение сопротивления разрушению от деформационного старения и нейтронного облучения. [c.238]

Облучение при температуре ниже температуры рекристаллизации — низкотемпературное облучение влияет на структурные изменения и механические свойства металлов и сплавов так же, как при холодной пластической деформации материал упрочняется, но теряет пластичность. Максимальная прочность углеродистых сталей при 20 °С достигается при облучении суммарным нейтронным потоком = 2 10 м . Изменение временного сопротивления, предела текучести и пластичности при 20°С аустенитной хромоникелевой стали при увеличении суммарного нейтронного потока if показано на рис. 15.11. При суммарном потоке нейтронов <р = 3 10 м сталь приобретает максимальное упрочнение. При дальнейшем увеличении суммарного потока свойства не меняются. [c.518]

Рисунок 4.95 показывает расчетное изменение поперечной деформации в заполнителе вдоль оси стержня при различных физических уравнениях состояния (в процентах). Учет пластичности и физической нелинейности материалов слоев приводит к увеличению в 1,7 раза предварительное нейтронное облучение уменьшает этот показатель до 62 %. [c.231]

При облучении элементов конструкций нейтронами, ионами, электронами изменяются механические свойства материалов твердость, предел текучести, пластичность, ползучесть. Особый интерес представляет нейтронное облучение. Согласно экспериментальным данным рост величины нейтронного потока /= (( — интенсивность радиационного потока, I — время) в пределах малых деформаций, как правило, приводит к увеличению радиационного упрочнения материала и росту предела текучести. Это можно наблюдать на примере алюминиевого [c.261]

Можно указать на несколько факторов, вызывающих появление подобных дефектов. К ним относятся в первую очередь кинетические факторы, связанные с тем, что кристалл не успевает стать идеальным в процессе кристаллизации и последующей обработки. Далее следует указать, что при не слишком низких температурах из-за конкуренции энергетического и энтропийного факторов присутствие в кристалле некоторого количества дефектных мест будет отвечать термодинамическому равновесию. Наконец, уже созданные идеальные кристаллы могут оказаться испорченными под влиянием факторов (механической обработки, действия радиации), нарушающих строгую периодичность расположения атомов. По этим причинам реальные кристаллы имеют дефекты, и физические свойства кристалла формируются под совместным действием строгой периодичности и отступлений от нее. Можно привести немало примеров, свидетельствующих о важности учета вклада дефектов в формирование свойств материалов. Так, без учета этого вклада оказалось невозможным построение теории прочности и пластичности материалов, поскольку эти характеристики определяются степенью сопротивления тела действию сил, смещающих разные части тела относительно друг друга. Под действием радиации (мощные световые потоки, пучки электронов, нейтронов, заряженных ядер и т. д.). отдельные атомы или группы атомов оказываются выбитыми из своих правильных положений, и поэтому структура и свойства облученных материалов необъяснимы без оценки роли дефектов и т. д. В связи с этим важной составной частью физики твердого [c.228]

При выборе конструкционных материалов для оболочек твэлов, корпуса, технологических каналов атомных реакторов основным критерием в большинстве случаев являются их механические свойства. И это понятно, поскольку при облучении материала нейтронами до интегральной дозы 2-10 см каждый атом решетки испытывает более 100 смещений. При этом существенно изменяются структура и физико-механические свойства материалов. Облучение вызывает повышение пределов текучести и прочности, снижение ресурса пластичности, увеличение критической температуры перехода из хрупкого в вязкое состояние, размерные изменения за счет радиационного роста, ползучести и распухания. Вследствие ядерных реакций в материалах образуется большое количество газообразных примесей (гелий, водород), наличие которых в объеме приводит к возникновению таких явлений, как водородная хрупкость, гелиевое охрупчивание, газовое распухание. Существенное влияние на механические свойства материалов оказывают негазовые продукты ядерных превращений, которые могут выделяться в количествах, больших предела растворимости, и тем самым изменять фазовое состояние материалов [1, 2]. [c.54]

К — постоянная, которая изменяется от 4 до 30. Несмотря на то что под действием облучения пластичность материала уменьшается, прямой связи этого явления с радиационной ползучестью не найдено. На радиационную ползучесть должна делаться поправка при расчете узлов активной зоны реакторов на быстр)ых нейтронах и труб высокого давления в реакторах с тяжеловодным замедлителем. [c.95]

Пластичность облученного бериллии падает практически до нули уже при относительно невысоких флюенсах нейтронов (1 -г- 4) 10 5 нейтр./м . Это свойство носит название гелиевого охрупчивания бериллия. [c.453]

Эффект ВТРО выражается в снижении длительной пластичности и прочности и в уменьшении относительного удлинения при кратковременных испытаниях при температуре выше 600 °С (табл. 8.47, рис. 8.3). ВТРО характеризуется межзеренным хрупким разрушением, проявляется после инкубационной дозы F = 10 —10 нейтр/м в широком интервале температур облучения, чувствительно к тепловым нейтронам, не устраняется отжигом. Температура начала охрупчивания снижается с ростом флюенса (рис. 8.3, кривая 3), отсутствует корреляция с кратковременной прочностью. Возможные причины ВТРО необратимое относительное разупрочнение границ зерен в результате радиационного старения, радиационно-стимулированной зернограничной сегрегации вредных примесей (Р, S, РЬ, Bi, As, Sn, Sb, N, О, Н) и образования на границах газовых пузырьков трансмутантных гелия и водорода. ВТРО усиливается с увеличением флюенса и температуры испытания, содержания никеля и вредных примесей, в дисперсионно-твердеющих сталях и никелевых сплавах ослабляется предварительной холодной пластической деформацией, термомеханической обработкой, резким измельчением зерен, легированием W, Мо, Nb, Ti, В. [c.343]

При облучении элементов конструкций нейтронами, ионами, электронами изменяются механические свойства материалов твердость, предел текучести, пластичность, ползучесть. Радиационные воздействия оказывают существенное влияние на процессы активации полимерных материалов [183]. [c.79]

Коррозионно-стойкие аустенитные стали, обученные нейтронами до флюенсов 10 -10 см при температуре до 400 °С, обладают более высокими прочностными характеристиками и меньшей пластичностью (табл. 1.3.159). Начиная с 400 °С влияние облучения уменьшается, а при температуре 625-650 °С наблюдается практически полный отжиг радиационных дефектов. [c.317]

Влияние облучения на изменение прочностных свойств нержавею-ш их сталей видно из данных табл. 5.5. Так же как в углеродистых и низколегированных сталях, имеются большие изменения предела текучести. Однако изменения предела прочности и пластичности в результате облучения значительно меньше, чем у углеродистых сталей. Во многих случаях отмечено падение пластичности меньше чем на 50% после облучения интегральным потоком 1 нейтронIсм . Некоторые результаты [33] указывают, что после облучения интегральным потоком 5-10 нейтрон 1см предел текучести нержавеюш ей стали тина 347 при комнатной температуре сравним с величиной предела текучести для меньших потоков, что указывает на достижение насыш ения в изменении этой характеристики. Подобное насыш ение или уменьшение скорости падения пластичности также наблюдается для этой стали. [c.246]

Нейтронное облучение повышает прочность на сжатие, твердость и модуль упругости графита. В то же время нейтронное облучение уменьшает теплопроводность при вусоки температурах, приводит к нестабильности размеров, уменьшает пластичность, вызывает накопление энергии в графите. Последние качества важны для выбора конструктивных решений. [c.461]

При облучении электронами или нейтронами в кристаллических металлах и сплавах в больших количествах образуются вакансии и поры, что приводит к снижению их пластичности. В этой связи понятна важность изучения влияния облучения на механические свойства аморфных металлов. Обратимся к табл. 8.3 [29]. В ней приведены значения некоторых механических свойств аморфного сплава PdsoSiao ДО и после облучения нейтронами (доза облучения составляла 5-10 нейтронов на 1 см ). Напряжение разрушения и предельное удлинение, в отличие от кристаллических металлов, почти не изменяются при облучении. Однако модуль Юнга после облучения уменьшается на 10%, что вызывает увеличение упругой деформации. Это же является причиной так называемого разупрочнения . В работе [30], по- таблица 8.3. Влияние облучеян свяш,енной изучению влияния облучения нейтронами на структуру аморфных сплавов, указывается, что при облучении, предположительно, происходит увеличение свободного объема и нарушение ближнего порядка. Однако в целом можно считать, что аморфные металлы по сравнению с кристаллическими Обладают превосходной стойкостью по отношению к нейтронному облучению. [c.241]

Одним из ответственных узлов реактора типа ВВЭР является корпус. Металл корпуса находится в условиях интенсивного нейтронного облучения в течение всего срока службы, который составляет 30 лет. При этом должна быть обеспечена высокая прочность металла при достаточном уровне пластичности и хорошая коррозионная стойкость. В современных конструкциях предусматривается возможность периодического контроля металла корпуса с использованием неразрушающих методов. Для изготовления корпусов реакторов ВВЭР-440 используется сталь марки 48ТС-3, для корпусов реакторов ВВЭР-1000 освоена марка перлитной стали 15Х2НМФА. Днище корпуса имеет вид полусферы. Крышки, как правило, делают либо полусферическими, либо эллиптическими. Уплотнение между цилиндрической частью корпуса и крышкой осуществляется с помощью прокладок, зажимаемых шпильками. Внутри корпуса установлена цилиндрическая обечайка (шахта реактора), которая служит для размещения в ней активной зоны и организации потока теплоносителя. Активная зона представляет собой группы твзлов, которые объединяются в ТВС. [c.151]

Структурные изменения приводят к изменению механических свойств. В результате при температуре ниже температуры рекристаллизации — низкотемпературного облучения — металл упрочняется, но теряет вязкость и пластичность. Влияние суммарного нейтронного потока Ф на временное сопротивление, предел текучести и пластичность при 20 °С аустенитной хромоникелевой стали приведено на рис. 26.4. Сталь приобретает максимальное зшрочнение при Ф = 310 нейтрон/см , причем Сто,2 растет интенсивнее что приводит к снижению способности к деформационному упрочнению. Дальнейшее увеличение потока практически не влияет на свойства стали. [c.853]

На поверхности кристалла также возможно образование атом-вакансиопных состояний, так как поверхностный слой характеризуется сильными статическими смещениями и сопряжен с кристаллической подложкой. Поэтому многие проблемы поверхности целесообразно рассматривать в рамках представлений об атом-вакан-сионных состояниях. Данное обстоятельство в основном определяет аномально высокую активность ультрадисперсных систем, природу каталитической активности, аморфизацию Новерхности при ионной имплантации и др. Области атом-вакансионных состояний — основ-, ной исхочник дислокаций и точечных дефектов в деформируемых кристаллах. Возникновение таких областей в нагруженном кристалле обусловливает поворотные моды деформации, микродеформацию ниже предела текучести, ползучесть и хрупкое разрушение конструкционных материалов в условиях нейтронного облучения, Bejx-пластичность материалов в определенных условиях нагружения, усталостное разрушение при циклическом его характере. [c.8]

Радиационные повреждения сталей приводят к изменению их деформационной способности. При температуре облучения менее 0,3 температуры плавления радиахщонное упрочнение сопровождается снижением пластичности и изменением механизма деформации. При малых дозах облучения упрочнение связано с закреплением дислокаций радиационными дефектами, а при больших - с образованием в кристаллической решетке дефектов-барьеров. Увеличение энергии ПВА повышает степень упрочнения сталей. Зависимость предела текучести от флюенса нейтронов характеризуется степенной зависимостью с показателем степени 1/3-1/2, соблюдающейся за пределами инкубационного периода, число образующихся кластеров-барьеров в котором сравнимо с концентрацией исходных упрочняющих дефектов. Насьпцение роста предела текучести и уменьшение относительного удлинения стали 304 при облучении и испытании при температуре 380 °С наблюдается для флюенсов более 310 см . При этом Од 2 возрастает с 200 МПа [c.316]

О влиянии облучения на материал такого типа писали Шафиут [68] и Финнистон [30]. Согласно этим работам, предел текучести заметно повышается, а удлинение очень резко уменьшается. Пластичность стали 304 понижается при добавлении бора и без облучения. Однако после облучения интегральным потоком 2-10 i нейтрон 1см общее удлинение при испытаниях на растяжение составило примерно 0,1 %. [c.251]

Влияние излучения на сильно деформированный цирконий изучали Мэйкин и Минтер [53]. Облучение проводили при 100° С примерно до интегрального потока 5-10 нейтрон/см . Опыты, проделанные при комнатной и повышенной температурах, показали незначительное увеличение предела прочности и предела текучести и очень небольшое изменение пластичности после облучения. [c.253]

Н. Ф. Правдюк и др. [63] изучали прочностные свойства циркония и тантал-циркониевых сплавов после облучения интегра.льными потоками 4-10 и 1-10 нейтрон/см соответственно при 80 и 300° С. Авторы сообщают, что послерадиационный обжиг при 300° G недостаточно эффективен для снятия радиационных повреждений. Исходя из результатов опыта, можно сделать вывод, что облучение в условиях повышенных температур не приводит к таким серьезным изменениям свойств, как облучение при комнатной температуре. Очевидно, это является следствием происходящего во время облучения отжига. Для всех исследованных сплавов отмечено уменьшение пластичности примерно на 50%. [c.253]

Влияние температуры и времени отжига на облученный циркалой-2 изучал также Хоув [39] (см. табл. 5.8). Он показал, что после облучения при 50° С интегральным потоком 9-10 нейтрон 1см для частичной ликвидации последствий облучения потребовалось 140 мин. За это время восстанавливалась в основном пластичность циркалоя-2, но еще оставались существенно повышенными значения пределов текучести и прочности. Как можно видеть в табл. 5.7, для циркалоя-2, облученного до такого же уровня при 280° С, требовалось только 60 мин для восстановления пределов прочности и текучести в такой же степени, в какой они восстанавливались за 140 мин в материале, облученном при 50° С. [c.258]

Влияние радиационного упрочнения изучали Мэйкин и Минтер [54] на чистой никелевой проволоке. Облучение проводили при 100° С интегральными потоками в пределах 9,5 1 10 нейтронIсм . После-радиационное исследование состояло из механических испытаний с оценкой изменения предела прочности, предела текучести и пластичности (относительного удлинения). Эти опыты явились попыткой разделить и оценить влияние искажения решетки и блокирования дислокаций вследствие облучения на упрочнение. Они обнаружили, что упрочнение решетки чистого никеля зависело от величины полного интегрального нейтронного потока следуюш,им образом [c.261]

Вероятно, наиболее значительное воздействие на материалы оказывают ядерные превращения основных и легирующих элементов при взаимодействии их с тепловыми нейтронами. При этом больщннство эффектов связано с появлением гелия, образующегося при взаимодействии нейтронов с ядрами °В, или при реакции, в которой Ni сначала превращается в Ni, затем в результате реакции (п, а) превращается в Ре и гелий. Реакция на ядрах бора существенна при относительно малых дозах облучения, так как имеет высокое сечение захвата нейтронов и поэтому быстро выгорает, а реакция на ядрах никеля существенна при очень высоких дозах, так как образование гелия пропорционально квадрату флюенса нейтронов. Рис. 8.4 иллюстрирует изменение числа атомов гелия на 1г никеля с флюенсом тепловых нейтронов. При содержании бора 2-10 % это число составляет l,6 10 (в естественном боре 20% изотопа Б). Бор в количестве 2-10 —5-10 2% добавляют к некоторым аустенитным сталям для улучшения их свойств, где обычно он концентрируется по границам зерен. При флюенсах тепловых нейтронов 3-1№4 нейтр/см гелий, получающийся при ядерных реакциях В, является преобладающим, но при более высоких флюенсах количество гелия, образовавшегося по реакции (и, а) на ядрах никеля, далеко превосходит его. Однако гелий, получаемый на ядрах никеля, первоначально диспергирован по всему материалу и только при температуре >750° С он мигрирует к границам зерен. Действие гелия, полученного таким образом, хотя и недостаточно для уменьшения пластичности, приводящего к разрушению изделия, должно учитываться в расчетах. Уменьшение пластичности малозаметно до концентрации гелия 10 % при температуре <750° С. Более заметен этот эффект для таких сплавов, как Р516, которые содержат до 5-10 7о В и 40% Ni, хотя изготовляемые из них узлы не подвергаются значительному нагружению при высокой температуре в процессе эксплуатации тепловыделяющего элемента. [c.97]

Все стали содержат небольшое количество бора, который э аустенитных сталях скапливается главным образом на границах зерен, где он взаимодействует с нейтронами, образуя гелий [22— 25]. Это (и другие причины) приводит к тому, что пластичность стали под действием облучения уменьшается и общее удлинение падает от 30 до 10% при флюенсе нейтронов 4-10 иейтр/см . [c.118]

Среди положительных свойств магния как материала для оболочек тепловыделяющих элементов [35] следует отметить отличное сопротивление окислению в СО2, очень низкое сечение захвата нейтронов и хорощую пластичность, которая компенсирует деформацию, возникающую при колебаниях температуры, и размерное изменение урана, имеющее место под облучением. Магниевые оболочки могут иметь большую толщину, чем другие оболочечные материалы, и относительно большие ребра. Магнпй довольно плохо сопротивляется деформации при рабочей температуре и поэтому повторяет формоизменение уранового стержня. [c.134]

Радиационное облучение ядерными частицами оказывает влияние на структуру и свойства металлов и сплавов, особенно быстрыми нейтронами, не взаимодействующими с электронами и потому глубоко проникающими в кристаллическую решетку металла. Под влиянием облучения быстрыми нейтронами в металле происходит ионизация атомов и образуется большое число кристаллических несовершенств и областей с локально высоким выделением тепла. Ядерное облучение оказывает значительное влияние на атомнокристаллическое строение металлов, в результате чего меняются их физико-механические свойства твердость и прочность повышаются, а пластичность и вязкость снижаются. Например, по данным С. Т. Конобеевского, Н. Ф. Правднэка и В. И. Кутайцева, сильное облучение быстрыми нейтронами повышает твердость и предел прочности при растяжении железа-армко, алюминия, никеля и меди особенно заметен рост Ов у железа-армко и никеля. У нержавеющей стали сильно возрастает величина предела текучести, приближаясь [c.208]

Из литерату.р-ных данны.х известно, что облучение молибдена " потоком нейтронов [(1,9—5,9) 10 нейтрон1смЦ связано с изменением температуры перехода из пластичного состояния в хрупкое в интервале от —30 до +70°, Таким образом, после облучения молибден при комнатной температуре становится хрупким предел текучести. после облучения при 100° потоком 5-10 нейтрон1см увеличивался и тем больше, чем выше была температура испытания. Относительное удлинение после облучения понижа лось. [c.171]

Радиационное. Под воздействием нейтронов, а-частиц в кристаллической решетке металлов образуются гелиевоводородная фаза, а также вакансии,. так как атомы твердого тела выбиваются из своих регулярных положений и переходят в междоузлия, что снижает пластичность. Высокотемпературные свойства под действием облучения изменяются по различным законам в зависимости от химического состава сплавов и его структуры. Наиболее сильно снижаются длительная прочность у дисперсионно-твердеющих сплавов (особенно для сварных швов), содержащих Со, N, В и др. Значительно меньшее влияние оказывает нейтронный поток на гомогенные сплавы, не склонные к дисперсионному твердению. Их свойства восстанавливаются после отжига при 0,57 пл К. [c.311]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...