Дефект кристаллический радиационный

При некоторых критических концентрациях радиационных дефектов кристаллическое состояние становится неустойчивым и происходит переход в аморфное состояние. Такой переход наиболее легко осуществляется в твердых телах с ковалентным типом связи. [c.96]

Одним из важнейших критериев пригодности материала для применения его в элементах конструкции является способность сохранять в рабочих условиях необходимый уровень механических свойств. Поэтому явлениям этого класса в табл. 2 уделено первое место. Механические свойства сильно подвержены воздействию облучения, так как механизмы движения дислокаций весьма чувствительны к дефектам кристаллической решетки, В облученном кристалле движущимся дислокациям необходимо преодолевать, кроме обычного рельефа Пайерлса и сил взаимодействия с исходными дислокациями и другими несовершенствами структуры, еще целый спектр барьеров радиационного происхождения изолированные точечные дефекты и их скопления, кластеры и дислокационные петли вакансионного и межузельного типов, пары, выделения, возникающие в результате ядерных превращений. Облучение, как правило, вызывает повышение пределов текучести и прочности, ускоряет ползучесть материалов, снижает ресурс пластичности, повышает критическую температуру перехода хрупко-вязкого разрушения. [c.11]

По существующим представлениям возможны два механизма ускоренной радиационной ползучести. Первый механизм непосредственно обусловлен повышением концентрации дефектов кристаллической решетки, в результате чего ускоряются диффузионные процессы, в частности, процесс переползания дислокаций, так как известно, что дислокации являются стоками для избыточных точечных радиационных дефектов. [c.80]

Кроме того, при ионном азотировании химически активными центрами являются все многочисленные дефекты кристаллической структуры поверхностной зоны металла, образованные в результате радиационного воздействия ионной бомбардировки поверхности. Это способствует интенсификации реакций взаимодействия между газом и металлом и ускоряет диффузионный процесс. [c.108]

Упругие и релаксационные свойства. Упругие и релаксационные свойства определяют уровень напряжений в изделиях, жесткость материала, его чувствительность к концентраторам напряжений, а также конструкционную прочность в условиях вибрации. Кроме того, упругие и релаксационные свойства, являясь структурно-чувствительными, в настоящее время широко используются для исследования структурных и фазовых превращений, процессов развития дефектов кристаллической решетки и микропластических деформаций, предшествующих разрушению металлов и сплавов под действием внешних температурно-сило-вых, радиационных и других физико-химических воздействий. [c.460]

Одним из недостатков ионной имплантации и метода радиационного легирования является одновременное с легированием образование в облучаемых кристаллах радиационных нарушений кристаллической решетки, что существенно изменяет электрофизические свойства материала. Поэтому необходимой стадией процесса при получении ионно-легиро-ванных и радиационно-легированных кристаллов является термообработка (отжиг) материала после облучения. Отжиг ионно-имплантированных слоев проводится для активирования имплантированных атомов, уменьшения дефектов кристаллической структуры, образующихся при ионной имплантации и радиационном легировании, и в конечном счете, для создания области с заданным законом распределения легирующей примеси и определенной геометрией. Другими недостатками данного метода легирования являются стоимость облучения и необходимость соблюдения [c.265]

В первом приближении число таких дефектов, вызванных смещениями атомов в кристаллической решетке, пропорционально анергии, переданной веществу нейтронами при их замедлении. Действительно, при малых энергиях атомов отдачи их столкновения с другими атомами являются в основном упругими. Однако с ростом их энергии увеличивается вероятность неупругих столкновений, при которых энергия может передаваться в форме электронного возбуждения или ионизации. Таким образом, часть энергии расходуется не на повреждение кристаллической решетки. Кроме того, отклонение энергетической зависимости радиационной эффективности нейтронов от линейного закона обусловлено колебаниями энергетической зависимости сечений рассеяния, наличием анизотропии рассеяния и неупругого рассеяния нейтронов. Результирующая относительная энергетическая зависимость радиационной эффективности нейтронов 2д( ) в образовании элементарных дефектов для энергий Е> >0,1 Мэе приведена на рис. 9.19, кривая 1 (при нормировке [c.70]

Влияние радиационных нарушений на электрические свойства полупроводников обычно сводится к введению энергетических уровней в запрещенную энергетическую зону [44, 48]. Эти энергетические уровни связаны с дефектами в кристаллической решетке, которые могут захватывать электроны или дырки. Положительно заряженные места в решетке, образовавшиеся в результате захвата дырок, называются донорами. Акцепторами принято называть места в решетке, ставшие отрицательно заряженными в результате захвата электронов. Такие места в решетке оказывают большое влияние на концентрацию свободных дырок и электронов и, следовательно, на электрические и оптические свойства кристалла. [c.282]

В посвященной вопросам радиационного материаловедения монографии С. Т. Конобеевского Действие облучения на материалы (1965 г.) рассматриваются атомные столкновения при воздействии различных видов облучения, возникающие при этом дефекты строения кристаллических тел и их связь со свойствами реакторных материалов. Однако графиту уделено в ней всего несколько страниц. В изданной позднее на русском языке книге Б. Келли Радиационное повреждение твердых тел (1970 г.) подробно изложена теория каскада смещений и рассмотрены результаты прямого наблюдения дефектов облучения. Однако вопросы, касающиеся влияния облучения на материалы, рассматриваются лишь в отношении связи радиационных дефектов с изменением различных свойств этих материалов. [c.7]

Плотникова Н. П. Залечивание радиационных дефектов в облученных нейтронами металлах с различным типом кристаллической решетки.— Металлофизика, 1976, вып. 63, с. 13—22. [c.217]

Точечные дефекты — вакансии и дислоцированные атомы (пары Френкеля) являются первичными и образуются, главным образом, в результате упругого рассеяния бомбардирующих частиц на атомах кристаллической решетки. Наибольшее количество точечных дефектов образуется под действием быстрых нейтронов, которые повреждают металл на большую глубину (десятки сантиметров). Кластеры, дислокационные петли, поры — комплексные радиационные дефекты, которые образуются в результате перемещения и взаимодействия точечных дефектов. Значительное развитие парообразования может стать причиной увеличения объема — вакансионного радиационного распухания. [c.300]

Радиационная устойчивость. Оксид бериллия в большей степени, чем какой-либо керамический материал, обладает способностью рассеивать нейтроны. Именно эта способность и определила применение оксида бериллия в атомных реакторах в качестве замедлителей нейтронов. Под воздействием радиоактивного излучения вследствие смещения ионов и возникновения дефектов в кристаллической решетке происходит изменение некоторых физических и теплофизических свойств ВеО. В результате облучения меняется гексагональная решетка, причем отношение осей с/а увеличивается с 1,622 до облучения до 1,627 после облучения, при этом наблюдается удлинение образца на 0,1—0,2%. Наиболее заметно снижаются у облученного ВеО теплопроводность (на 30—50%) и прочность (до 80% первоначальной). После термической обработки первоначальные свойства спеченного ВеО почти полностью восстанавливаются. [c.136]

Дефекты после радиационного облучения. Из множества элементарных частиц и излучений, возникающих при распаде ядерного топлива (нейтроны, протоны, дейтроны, электроны, позитроны, а-частицы Р- и y-из-лучения), наибольшее влияние на свойства конструкционных материалов оказывают нейтроны. Из-за отсутствия заряда нейтроны проникают в кристаллическую решетку металла, вызывая в ней существенные изменения. Наиболее сильно влияют на свойства металлов быстрые нейтроны, нейтроны, обладающие энергией выше 0,5 эв, которые, попадая в кристаллическую решетку с энергией в несколько десятков тысяч электроно-вольт, упруго сталкиваются с ядром ионизированного атома. Атом, получив энергию, при смещении из узла решетки перемещается в междоузлие. Таким образом, в кристаллической решетке возникает вакансия и внедренный в междоузлии атом. [c.38]

Изменение механических свойств облученных и облучаемых материалов зависит в основном от характера взаимодействия дислокационной структуры со сложными комплексами радиационных дефектов. Процессы образования и коалесценции радиационных дефектов существенно зависят от условий облучения и структурного состояния металлов. Поэтому для установления общих закономерностей изменения механических свойств и прогнозирования поведения материалов и конструкций при облучении необходимо прежде всего изучить процессы возникновения и эволюции дефектной структуры облучаемых кристаллических тел. Это чрезвычайно трудная задача, поскольку еще нет единой микроскопической теории механических свойств кристаллических тел в обычных условиях деформации. Предложенные механизмы движения дислокаций в поле дефектов кристаллической решетки являются очень сложными, неуни-версальными и еще не полностью понятными. [c.54]

В середине 20-х годов Френкель предположил, основываясь на изучении электролиза простых солей, что вакансии и внедренные атомы образуются в заметных количествах в твердых телах в результате термической флуктуации и имеют равновесную концентрацию, зависящую от температуры, подобно молекулам пара над жидкостью или твердым телом. Эта идея была развита Шот-тки и Вагнером, которые предложили модель дефектов для конкретных случаев и проверили ее экспериментально. К сожалению, эти экспериментальные методы неприменимы к металлам и сплавам, поэтому истинная природа термически активируемых в них дефектов оставалась предметом дискуссий в течение почти тридцати лет. В течение некоторого периода методика измерения са-модиффузии и изменений, обусловленных радиационными повреждениями, достигла высокого уровня и дала возможность детально изучать природу дефектов в металлах, главным образом в благородных металлах. Изучение дефектов кристаллической решетки в закаленных металлах ос бенно продвинулось вперед после исследования их в тонких проволоках и фольгах с помощью дилатометрических измерений. [c.6]

ДЕФЕКТЫ кристаллической решётки (от лат. (1е ес1из — недостаток, изъян), любое отклонение от её идеального периодич. ат. строения. Д. могут быть либо атомарного масштаба, либо макроскопич. размеров. Образуются в процессе кристаллизации, под влиянием тепловых, механич. и электрич. воздействий, а также при облучении нейтронами, эл-нами, рентг. лучами, УФ излучением (см. Радиационные дефекты), при введении примесей и т. п. Различают точечные Д., линейные Д., Д.,образующие в кристалле поверхности, и объёмные Д. Простейшим точечным Д. явл. вакансия — узел крист, решётки, в к-ром отсутствует атом. В кристаллах могут присутствовать чужеродные атомы или ионы, замещая осн. ч-цы, образующие кристалл (примесные), или внедряясь между ними (междоузлия). Точечными Д. явл. также собств. атомы или ионы, сместившиеся из норм, положений (междоузельные атомы), а также центры окраски — комбинации вакансий с электронами проводимости или с дырками и др. В ионных кристаллах точечные Д. возникают парами. Две вакансии противоположного знака образуют т. н. дефект Шотки. Пара, состоящая из междоузельного иона и оставленной им вакансии, наз. дефектом Френкеля. [c.152]

На основании ограниченного количества данных можно считать, что Ti02 меняет свои свойства, подобно другим обсуждавшимся керамическим материалам. Данные по Т1О2 приведены в табл. 4.8, из которой следует, что радиационные изменения размеров незначительны, а уменьшение теплопроводности довольно велико. Предположение, что ТЮ2 обладав высокой пороговой энергией для радиационных дефектов, позволяет сделать вывод о его высокой радиационной стабильности. Однако, если дефекты все же образуются, тетрагональная кристаллическая структура TiOi может оказаться неустойчивой к облучению (наиболее устойчивой к облучению структурой обычно считается кубическая). [c.181]

Соотношение структурных элементов коксов (сферолнтов, игольчатых частиц и т. д.) заметно влияет на размерную стабильность при высокотемпературном облучении большими флюенсами. Это находит свое объяснение в различии размеров кристаллитов. Радиационные размерные изменения графитов с малыми размерами кристаллитов происходят с большими скоростями, так как наиболее вероятным оказывается захват возникающих дефектов на несовершенствах кристаллической решетки (так называемый гетерогенный процесс образования скоплений). [c.165]

Для объяснения полученных выше зависимостей изменения физических свойств углеграфитовых материалов от параметров кристаллической структуры, дозы и температуры облучения может быть использована теория радиационных нарушений, предложенная Балариным и др. [157]. Она основана на том, что относительная концентрация дефектов Френкеля N во времени зависит от интенсивности возникновения дефектов А и размера критической области дефекта а. Величина а определяется числом атомов, приходящихся на один дефект. Кинетика изменения концентрации дефектов описывается уравнением [c.192]

Итак, рассмотрение процессов фокусировки, каналирования и последующей рекомбинации образующихся дефектов позволяет в принципе учесть дополнительное влияние таких фактов, как кристаллическая структура и эффект локального разогрева решетки на развитие пика смещения, и, значит, более корректно, по сравнению с моделью аморфной среды, представить качественную картину радиационного повреждения а-урана осколками деления. В качестве общего замечания отметим, что число образующихся пар Френкеля будет меньше, чем по модели Кинчина — Пиза, и [c.202]

Радиационные дефекты оказывают влияние на механические свойства, по изменению которых оценивают радиационную стойкость конструкционных материалов. Для большинства металлов механические свойства начинают заметно изменяться при флюенсах быстрых нейтронов F больше 10 нейтр/см (инкубационная доза облучения). Степень изменения механических свойств зависит от прочности мен<атомной связи, типа кристаллической решетки, содержания примесей и характера легирования, структуры в исходном состоянии (табл. 8.44, 8.45) и условий облучения (температуры, дозы и др.). При этом можно отметить ряд типичных закономерностей. Кривая напряжение — деформация при одноосном растяжении под действием облучения смещается вверх на более высокий уровень напряжений (рис. 8,1). В наибольшей степени повышается предел текучести, что часто сопровождается поянлепие.м зуба и площадки текучести. Наибольший прирост предела [c.300]

Важна способность графита накапливать энергию деформации в кристаллической решетке как следствие радиационных дефектов. Накопленная энергия может проявить себя через выделение теплоты, сопровождающееся резким повышением температуры. Зависимость изменения накопленной энергии от флюеиса и влияние отжига на ее уменьшение приведены на рнс. 23. [c.462]

В конструкционных материалах атомных реакторов, подверженных реакторным излучениям, под действием главным образом быстрых нейтронов образуются радиационные дефекты [44, 50, 57] точечные — выбитые из узлов кристаллической решетки межузельные атомы и соответствующие им вакансии комплексные — кластеры (скопления вакансий или межузельных атомов), дислокационные петли межузельного и вакансионного типов и вакан-сионные поры инородные атомы новых элементов, в том числе газов, — продукты ядерных реакций (трансмутантные элементы) газовые пузырьки — скопления атомов трансмутантных газов. [c.341]

Реальные металлические материалы, как правило, являются по-ликристаллическими, то есть состоят из множества отдельных кристаллов, которые в общем случае имеют неправильную форму и называются кристаллитами или зернами. В отличие от идеальных кристаллов, в которых атомы кристаллической решетки расположены строго периодично, реальные кристаллы всегда имеют нарушения регулярности структуры (разупорядоченность), которые называются дефектами. Основными причинами отсутствия у реальных конструкционных металлических материалов идеального кристаллического состояния являются неравновесные условия кристаллизации металла, присутствие в его составе легирующих и примесных элементов, деформация кристаллической решетки вследствие воздействия на нее в процессе изготовления изделий механических, термических, радиационных и других факторов. [c.23]

Рис. 3.3. Зависимость концентрации радиационных дефектов от времени, проигедтего после возбуждения кристаллической решетки

Как правило, толщина легируемого слоя намного меньше толщины образца, и с хорошей степенью точности можно считать применимой схему плосконапряженного состояния поверхности. Имплантированный ион раздвигает соседние атомы появление радиационных дефектов (вакансий, между-узельных атомов) в большинстве металлов также приводит к напряжениям сжатия. Эпюра напряжений при небольших дозах легирования практически повторяет распределение легирующей примеси, однако рост напряжений ограничен пределом прочности материала. При увеличении дозы выше критической происходит сброс напряжений за счет пластического течения или хрупкого разрушения. Эпюра остаточных напряжений приобретает платообразный вид с постепенным выходом максимума на поверхность. С точностью до масштабного множителя эпюра напоминает распределение примеси при высоком уровне легирования, когда становятся существенными процессы распыления. Согласно оценкам для модели твердых сфер, внедряемых в сплошную среду [126], пластическое течение в ионно-имплантированном слое при легировании чистых металлов собственными ионами начинается при дозах порядка Ю —10 ион/см , т. е. при концентрации легирующей примеси, не превышающей десятых долей процента. Реальная картина значительно сложнее и требует учета возникающих при торможении ионов дефектов строения, места расположения внедренных ионов в кристаллической решетке, анизотропии констант упругости. Многочисленные экспериментальные данные по легированию сталей ионами азота указывают на начало роста твердости стали при дозе порядка 10ион/см . При этом концентрация примесных атомов слишком мала для образования вы сокопрочных выделений [c.90]

Спектры выделения запасенной энергии в облученных у-лучами кристаллах СаРг, ЗгРг и ВаРг аналогичны, что свидетельствует об аналогии дефектов, создаваемых излучением, в материалах с одинаковым типом кристаллической решетки. В то же время пики выделения запасенной энергии в СаРг приходятся на более высокие температуры, чем в ЗгРг и ВаРг, а полное выделение запасенной энергии (следовательно, и отжиг радиационных нарушений) в СаРг прекращается также в более высокотемпературной области. [c.133]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...