Легирование радиационное

Существенную роль в образовании хрупкого разрушения играет исходное состояние металла, зависящее от металлургических процессов получения и технологии его дальнейшей обработки. Увеличение размера зерен и ослабление прочности их границ приводит к уменьшению 5к и, следовательно, к повышению критической температуры и снижению уровня критических напряжений при хрупком разрушении (см. рис. 1.5). Повышение сопротивления срезу и уменьшение сопротивления отрыву в результате повышения содержания углерода в стали, понижения температуры отпуска, а также легирования (повышающего отношение предела текучести 5т к сопротивлению разрыву Sk) увеличивают склонность к хрупкому разрушению. Этот эффект наблюдается также после деформационного старения при длительной службе металла в напряженном состоянии при повышенной температуре, наводороживания, радиационного воздействия, накопления циклического и коррозионного повреждений. Указанные эксплуатационные факторы понижают пластичность, прочность границ зерен и сопротивление разрыву. [c.14]

Пароперегреватель состоит из стальных труб, выполняемых в виде змеевиков и объединяемых коллекторами 15, которые обычно размещаются вне газоходов. Иногда часть змеевиков помещают в топочной камере. В первом случае перегреватель называется конвективным 18, во втором— радиационным. Так как перегреватель стремятся расположить в области сравнительно высоких температур, необходимо обеспечивать его надежную работу при всех режимах работы правильным выбором скорости движения пара, распределением его по змеевикам, подбором и изготовлением труб из металла, обладающего надлежащими свойствами. Из соображений надежности работы трубы пароперегревателя часто делают из специальных легированных сталей. С целью исключения возможности повышения температуры перегретого пара устанавливают специальные регуляторы 17. [c.10]

Можно привести длинный перечень методов определения температуры в ядерных реакторах. Однако специфика их использования требует особого рассмотрения. Датчик температуры в активной зоне реактора подвергается влиянию не только механических и химических факторов, но и воздействию интенсивных потоков ионизирующих излучений. Облучение вызывает радиационные изменения свойств материалов и приводит к радиационному легированию вследствие ядерных реакций 122]. [c.92]

Примеси замещения, введенные в металлы и сплавы Fe— Сг — Ni в количестве до 5 ат. %, также могут оказать значительное влияние на сопротивляемость сплава радиационному распуханию. В работах Джонстона и др. [187, 203] приведены результаты исследования радиационного распухания сплава Fe — 15 Сг — 20 Ni, легированного молибденом, алюминием, титаном, цирконием, кремнием, после облучения ионами Ni" с энергией 5 МэВ и в реакторе. Некоторые из них графически представлены на рис. 104. Видно, что введение титана, ниобия, кремния и циркония приводит к уменьшению распухания, причем цирконий подавляет распухание наиболее эффективно. Данные о влиянии молибдена неоднозначны легирование сплава молибденом приводит к увеличению распухания в условиях ионного облучения и к уменьшению при облучении в реакторе. Совместное легирование сплава кремнием и титаном подавляет распухание более эффективно, чем легирование каждым элементом в отдельности. [c.176]

Было обнаружено, что коэффициент радиационного роста отожженных образцов сплава U — Мо примерно на 30% ниже, а сплава и — Fe, напротив, выше по сравнению с образцами урана электролитической чистоты. Влияние добавки 300 ppm вес. Si не превышало пределы погрешности измерений. Влияние легирования становилось неопределенным, если образцы сплавов перед облучением. подвергались холодной деформации. [c.196]

В этом котле часть пароперегревателя имеет радиационный обогрев, и для изготовления его были применены легированные стали. Одна из особенностей котла заключается также в применении горизонтального расположения труб конвективного пароперегревателя, которое до сих пор осуществлялось весьма редко из опасения заноса трубок золой. [c.50]

Радиационные рекуператоры применяются при температурах газов до 1200° С. Трубки этих теплообменников выполняют из легированной стали. Внутри трубок устанавливают металлические вставки, которые нагреваются за счет радиационного тока [c.544]

Таким образом, общей закономерностью для низкотемпературной области является снижение пластичности с ростом прочности независимо от того, какая система легирования использована для повышения прочности. Естественность этого явления вытекает из самого принципа упрочнения титановых сплавов, которое сводится к созданию различного рода препятствий движению дислокаций. В результате этого исчерпывается часть физического упрочнения, на которое способен титан при данных температурах (явление, аналогичное наклепу), и запрещается пластическая деформация по части плоскостей скольжения и двойникования. Вследствие этого равномерная доля деформации и полное удлинение уменьшаются примерно пропорционально степени упрочнения. Поэтому любой вид упрочнения—наклеп, присутствие легирующих или примесных элементов, радиационный наклеп и т. п., неизбежно приводит к сокращению удлинения. [c.106]

Наконец, появление в топливе ядер новых нуклидов сильно меняет не только структуру топлива, но и его состав и физикохимические свойства. Происходит, по существу, интенсивное и непрерывное во времени легирование топлива, работающего в реакторе, продуктами деления и радиоактивного распада. Наряду с этими процессами длительное радиационное воздействие на материал оболочки твэлов вызывает ее охрупчивание и снижение пластичности. Важнейшее влияние на надежность твэлов оказы- [c.103]

Свойства металлических сплавов могут быть изменены легированием, а также их механической, термической, термомеханической, радиационной и другими видами обработки. [c.36]

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]

Примесные атомы образуются в результате ядерных реакций, протекающих при захвате нейтронов ядром атома (радиационное легирование). Внедряясь в решетку облучаемого вещества, они могут значительно изменять его свойства. [c.165]

Появление и широкое распространение легированных сталей обусловлено непрерывным ростом требований, предъявляемых к материалам по мере прогресса техники. Легирование производится с целью изменения механических (прочности, пластичности, вязкости), физических (электропроводности, магнитных характеристик, радиационной стойкости) и химических (коррозионной стойкости в разных средах) свойств. [c.290]

Длительная прочность радиационно стойких аустенитных и ферритной сталей иллюстрируется на рис. 26.9. Аустенитные стали имеют достаточно высокую длительную прочность при 670-700 °С за счет легирования Мо, введения Nb, микродобавок В (0,003- 0,008 %). Длительная прочность хромистой жаропрочной стали ниже, чем аустенитных, что связано с более высокой диффузионной подвижностью атомов в ОЦК-решетке. Легирование Мо, Nb, V и В увеличивает прочность лишь при 600-650 °С. [c.855]

Образование дефектов при ионной бомбардировке. Одним из важнейших следствий ионного легирования является возникновение радиационных дефектов. Если энергия, передаваемая атому мишени, достаточно велика, он может быть выбит из своего узла. Пороговая энергия смещения атома в упругом столкновении составляет около Дж. При этом в кри- [c.81]

При легировании металлов основное количество дефектов возникает в результате ядерных столкновений. Образование радиационных дефектов в неупругих взаимодействиях имеет существенное значение при легировании диэлектриков, в частности материалов с ионным типом связи, В таких соединениях энергии в несколько электронвольт может оказаться достаточно для образования радиационного дефекта при релаксации решетки с возбужденными электронными оболочками. [c.82]

Формирование покрытий и особенности структуры переходных слоев в значительной степени зависят от технологических параметров процесса нанесения покрытий, в частности от плотности потока и энергии ионов в процессах бомбардировки и конденсации покрытия, а также от давления реакционного газа. В сочетании со временем воздействия энергия ионов определяет поверхностную температуру, с которой связано протекание плазмохимических реакций. Перед нанесением покрытия проводят очистку поверхности мишени ионной бомбардировкой. Кроме очистки зафязненной поверхности, происходит образование различных дефектов поверхностного слоя основы за счет радиационных повреждений, что создает благоприятные условия для процесса конденсации и роста покрытия. Это сопровождается ионным легированием и насыщением приповерхностных слоев компонентами [юкрытия, что способствует повышению адгезии с материалом основы. [c.247]

Поперечное сечение реактора-токама-ка показано на рис. 7.2. Термоядерные нейтроны уносят более 80% энергии, выделяющейся в реакции. Они проходят через внутреннюю стенку 2 вакуумной камеры и поглощаются во внещнем бланкете 4. Стенку 2, ограничивающую вакуумную полость токамака, принято называть первой стенкой, так как она первой воспринимает тепловой и радиационный потоки от плазмы. Размеры токамака и ресурс его работы во многом определяются материалом и размером первой стенки. В качестве материала для ее изготовления используют легированные стали, ниобий либо молибден, которые выдерживают тепловые потоки до (1 ч- 5) 10 Вт/м . При большей плотности теплового потока ресурс первой стенки оказывается недостаточным. Однако расширение вакуумной камеры с целью уменьшения плотности потока связано с увеличением размеров реактора и, следовательно, с большими затратами на его изготовление. Поэтому для защиты первой стенки используется вдув холодного газа между плазмой и стенкой и литиевая защита. [c.283]

В данной главе рассмотрены основные закономерности развития радиационного распухания (температурная, дозная, дозно-скорост-ная зависимости радиационного распухания). Особое внимание уделено рассмотрению возможности получения экспресс-информации о проведении материала в условиях реакторного облучения изданных имитационных экспериментов (облучение на ускорителях и в высоковольтных электронных микроскопах) причин, препятствующих ускоренному воспроизводству процессов, происходящих при реакторном облучении, в имитационных экспериментах, а также методов управления скоростью процессов, происходящих в материале под воздействием облучения и последующего отжига, путем рационального легирования, термомеханической обработки и программированного изменения условий в течение облучения (выбор [c.114]

Рис. 123. Влияние легирования на радиационный рост урана в зависимости от темпе-затуры облучения i9]

Экспериментальные данные о влиянии примесей на процесс радиационного роста а-урана практически отсутствуют. Исключение составляют сведения, приведенные в работах [18, 19], где этот вопрос исследовался в связи с разработкой малолегированных сплавов, стойких к кавитационному распуханию. Хотя единого мнения относительно причин кавитационного распухания в настоящее время нет, большинство механизмов, предложенных для объяс-нения, основано на влиянии внутренних напряжений из-за радиационного роста индивидуальных кристаллов в поликристаллическом материале. В рамках этих механизмов повышенное сопротивление кавитационному распуханию урана, легированного добавками других элементов, можно рассматривать как результат влияния примесей на процесс радиационного роста урана. [c.195]

Исходя из обычно принимаемых для радиационных пароперегревателей коэффициентов теплоотдачи к пару (3—4) 10 ккал1м ч град, получим, что в зонах максимумов теплового потока разность температур пар — стенка достигает примерно 100° С с кратковременными повышениями до 125 С. К этому необходимо добавить тепловое сопротивление стенки, достигающее 10—15 град1мм. В итоге в зоне максимальных тепловых потоков температура наружных слоев металла длительно превышает температуру пара почти на 150°С и кратковременно на 200° С. В ходе эксплуатации местоположение максимума тепловых потоков не остается постоянным и меняется в зависимости от нагрузки, взаимного расположения действующих горелок, скоростей воздуха и ряда других трудно учитываемых заранее факторов. Для перлитных легированных сталей с верхним пределом температур 590—600°С максимальная температура пара при названных выше условиях с учетом межвитковой разверки не должна превышать 400—420°С. При увеличении коэффициентов теплоотдачи или улучшении качества металла эта величина может быть несколько повышена. [c.32]

На выходе из пароперегревателя температура пара может быть близка к 500° С, т. е. предельно допустимая для углеродистой стали. Даже из-за небольших внутренних загрязнений труб температура их стенок может повыситься до опасных пределов. Например, чистая внутри и снаружи труба на выходе пард из пароперегревателя, при номинальной температуре пара 440° С может омываться паром с температурой н до 470° С, учитывая неравномерность работы отдельных змеевиков. При чистой стенке трубы и коэффициенте теплоотдачи Oj =40 ккал1м ч град и а2= 1000 ккал м ч град коэффициент теплопередачи k = S9 ккал м -Ч град, а температура стенки при температуре газов 900°С будет не выше 480° С. Но при наличии внутренней накипи толщиной в 1 мм температура стенки повысится до 550°С., Если же благодаря радиационному обогреву коэффициент оь учитывающий также и радиационное тепло, возрастает, например, до 60 ккал1м ч град, то температура стенки повысится до 573° С. Эта температура недопустима даже для легированной стали, из которой изготовляют выходные петли змеевиков пароперегревателей котлов небольшой производительности. [c.115]

В результате температурные условия работы радиационного перегревателя котельных агрегатов высокото давления (80—120 кГ1см ) при перегреве в нем насыщенного пара пример но до 400°, т. е. на - 90°, позволяют выполнить его трубную часть из слабо-, легированной стали марки 15ХМ. В ко- тельных агрегатах более высоких параметров пара радиационный перегреватель при перегреве насыщенного пара примерно на 80° тоже может быть вы- [c.85]

Радиационное легирование. Доноры и акцепторы могут возникать в результате ядерных реакций. Паиб. важны реакции под действием тепловых нейтронов, к-рые обладают большой проникающей способностью. Это обеспечивает однородность распределения примеси. Концентрация нримесей, образующихся в результате нейтронного облучения, определяется соотношением [c.579]

В ионно-легиров. П. д. переход создаётся внедрением примесных атомов в кристалл при облучении его пучком ионов (см. Ионная имплантация]. Обычно внедряется бор в полупроводник п-типа и фосфор в полупроводник р-типа (см. Легирование полупроводников). Толщина входного окна в ионно-легиров. П. д. может достигать величины 1 мкм. Для обеспечения высоких характеристик ионно-легиров. П. д. необходим отжиг радиационных дефектов, к-рые возникают при внедрении ионов. [c.49]

По способу образования можно выделить Т. д. ростовые, возникающие в процессе криста.ыизации Т.д. термические (возникают в результате прогрева, часто с последу- тощей закалкой) радиациогшые (см. Радиационные дефекты), сопутствующие дис.юкациям (шуба дислокации) примеси, к-рые вводятся в кристалл при легировании, и др. [c.150]

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]

Наряду с выявлением потенциально ненадежных МДП-структур радиационные и ультрафиолетовые излучения могут использоваться дод корректировки пороговых напряжений МДП-транзисторов. Рентгеновское излучение с энергией 10...20 кэВ может применяться для изменения термостабильного заряда в слоях двуокиси кремния с пятивалентной примесью. Для МДП-структур с поликремниевыми затворами, легированными фосфором, неотжигаемая часть изменения порогового напряжения составляет 30...70 % от общего изменения порогового напряжения при облучении. Корректировка пороговых напряжений может производиться и с использованием комбинированного воздействия рентгеновского и ультрафиолетового излучений. Воздействие ультрафиолетового излучения с энергией 4...6 эВ на МДП-структуры позволяет регулировать величину неотжигаемой части изменения порогового напряжения. Для корректировки пороговых напряжений может применяться и гамма-излучение. [c.142]

При облучении образцов интегральной дозой 2 10 нейтрон см в результате реакций (я, у) образуются новые радиоактивные изотопы (Ga, As, Se, I, Xe, Zn, Ni, Pb) в количестве до 0,03%. Этот процесс идет в два этапа. На первом этапе во время облучения в реакторе происходит радиационное легирование путем интенсивного образования радиационных дефектов. На втором этапе после облучения идет в основном радиационное легирование за счет радиоактивного распада образующихся стабильных изотопов. В результате этих последовательных трансмутационных преобразований появляется сложный состав примесей, влияющих на изменение электрических свойств образца. [c.78]

Кинетика перераспределения дефектов под действием диффузионных процессов определяется подвижностью дефектов при данной температуре. Обычно коэффициент диффузии вакансий значительно выше, чем междуузельных атомов, и их подвижность суш,ественна даже при комнатной температуре. По мере накопления точечных дефектов становятся существенными процессы их взаимодействия, в частности, коалесцендия с образованием микропор, вакансионных кластеров, дислокационных нетель [74]. С появлением дефектов строения связано возникновение напряжений в ионно-легированном слое, изменение коэффициентов диффузии, механических свойств твердых тел и т.д. Неравновесная концентрация дефектов строения и высокий уровень напряжений могут изменять характер упорядочения атомов, вызывать аморфизацию поверхностного слоя или фазовые превращения типа мартенситного. Профиль распределения радиационных дефектов в основном повторяет профиль распределения легирующих ионов. Однако максимум концентрации располагается ближе к поверхности, так как при низкой энергии ионов энергии, передаваемой в упругих столкновениях, недостаточно для образования дефектов строения. Распределение числа смещенных атомов для условий легирования, соответствующих данным рис. 3.2, приведены на рис. 3.4. [c.82]

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]

Для материалов, работающих в условиях граничной смазки, самосмазывающихся материалов, в ряде других случаев фрикционного взаимодействия твердость поверхностного слоя не является определяющим параметром износостойкости. Большое значение приобретают способность поверхностных слоев многократно передеформироваться, не испытывая сильного наклепа, химическая активность поверхности в отношении окружающей среды и контртела, возможность образования поверхностных слоев с развитой анизотропией механических свойств. С точки зрения структуры, сопротивление материала усталостному изнашиванию определяется прежде всего энергией, необходимой для зарождения трещин, и скоростью их распространения. Положительное влияние ионной имплантации на прочность при малоцикловой усталости связано прежде всего с появлением радиационных дефектов, улучшающих гомогенность деформации (измельчение полос скольжения), и снижением энергии дефектов упаковки при образовании поверхностных сплавов. В условиях многоцикловой усталости большое значение приобретают остаточные напряжения, возникающие при легировании поверхности. В большинстве случаев глубина зарождения усталостных трещин при изнашивании значительно превосходит глубину имплантированного слоя. Исходя из этого, можно предположить, что имплантация влияет не на зарождение трещин, а на их развитие и выход на поверхность. В табл. 3.4 суммированы некоторые результаты исследования износостойкости ионно-легированных слоев в условиях граничной смазки и усталостного изнашивания [26]. [c.97]

Рассмотрим действие двух упомянутых механизмов возникновения напряжений сжатия на примере ионного легирования азотом быстрорежущей стали Р6М5 [21 ], упрочненной термообработкой до 64—65 HR g. Эксплуатационные свойства быстрорежущих сталей определяются наличием высокопрочных тугоплавких выделений вольфрама и молибдена (карбиды) в матрице мартенсита. Напряжения сжатия в поверхностном слое приводят, в частности, к улучшению адгезионного взаимодействия на границе раздела матрица — включение. Если использовать для легирования низкоэнергетические ионы 10 Дж), то радиационных дефектов практически не возникает, а насыщение приповерхностных слоев происходит 100 [c.100]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...