Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Что называется кислотостойкостью?



2 Какие легирующие элементы в наибольшей степени повышают кислотостойкость сталей?

3 От каких факторов зависит кислотостойкость сплавов?

4 Какие металлы могут работать в кипящей серной кислоте?

5 Как разделяются кислоты по действию на сплавы?

Лекция 12. Радиационно-стойкие материалы. Радиационная стойкость. Виды излучений и вызываемые ими повреждения. Эффекты радиационного воздействия. Влияние облучения на структуру, физико-механические свойства и коррозионную стойкость материалов.

Развитие атомной энергетики и реакторного материаловедения обусловило разработку нового класса материалов, устойчивых к действию разного рода излучений. В промышленных масштабах применяются с 40-х г.г. ХХ века. Наибольшей стабильностью структуры свойств обладают металлы. Самое сильное влияние на материалы оказывает нейтронное облучение. Облучение α-частицами, протонами, β-частицами и γ-лучами менее существенно. Материалы, эксплуатирующиеся в условиях облучения, должны быть радиационно-стойкими.

Радиационной стойкостью называется свойство материалов противостоять воздей-ствию интенсивных потоков радиоактивного излучения, изменяющих их структуру и свой-ства. В наибольшей степени это воздействие отражается на механических свойствах и коррозионной стойкости. Радиационную стойкость конструкционных материалов в основном повышают легированием и регулированием микроструктуры (ее измельчением). Повышенной радиационной стойкостью обладают некоторые марки конструкционных нержавеющих сталей аустенитного и ферритного классов, дисперсноупрочненные сплавы, изготовленные по специальной технологии, некоторые сплавы хрома, ванадия, ниобия, циркония, титана и их гидриды. Из боросодержащих регулирующих материалов наибольшую радиационную стойкость имеют бориды тугоплавких металлов, особенно диборид титана TiB2, сплавы и соединения гафния, гадолиния, европия и самария. Чистый бор и карбид бора харак-теризуются склонностью к радиационному разбуханию.

Виды излучений и вызываемые ими повреждения. Все виды излучения условно можно разделить на две основные группы:

- рентгеновские лучи, позитроны, β-частицы и γ-лучи;

- α-частицы, нейтроны, протоны и ускоренные ионы.

Взаимодействие легких частиц с веществом происходит в виде ионизации. Повреж-дение вещества в основном имеет химический характер, оно подобно эффекту электрического заряда и может быть очень существенным для органических материалов и незначительным для металлических. При их попадании в атом твердого вещества он не только ионизируется, но выбивается из узла кристаллической решетки, при этом образуется вакансия и межузель-ный атом (рисунок 12.1).

Более тяжелые заряженные частицы также теряют значительную часть своей энергии в результате ионизации, но они могут также испытывать упругие столкновения с ядрами вещества (α-частицы, нейтроны и ускоренные ионы теряют свою энергию исключительно за счет упругих столкновений). Кроме того, тяжелые частицы передают атомам решетки значительную энергию, вызывая каскады атомных столкновений и смещений с образованием двойных, тройных и более крупных скоплений вакансий и межузельных атомов (кластеров), областей разупорядочения, дислокационных петель и т.п.

Рисунок 12.1 – Схема образования вакансий и межузельных атомов при нейтронном излучении

Быстрые частицы, проходя через металлические материалы, отдают значительную часть своей энергии в небольшой области решетки, вызывая плавление в микроскопических объемах. Отвердевание этих объемов происходит чрезвычайно быстро, что приводит к образованию сильно напряженных участков. Они оказывают такое же действие на свойства металла, как и обычная закалка, а именно: увеличиваются твердость и прочность, снижается пластичность, падает плотность.

Эффекты радиационного воздействия.Различают мгновенные и остаточные эффекты воздействия излучения на материалы. Мгновенные - наблюдаются только в процессе облучения, остаточные – накапливаются во время облучения и сохраняются после него. Остаточные повреждения атомной и электронной структуры материала называются радиационными дефектами. Проникающая способность нейтральных частиц (нейтронов и γ-квантов) высока, вследствие чего они вызывают объемное повреждение материала.

Длина пробега заряженных частиц (электронов, позитронов, протонов) мала, поэтому они повреждают лишь поверхностный слой. Число вакансий, создаваемых одной частицей, зависит от ее вида и энергии, а также от свойств облучаемого вещества (таблица 12.1). Одна частица нейтрона, обладающая меньшей энергией, чем α-частица и протон, создает несравнимо больше структурных повреждений. Число вакансий, образовавшихся в алюминии, больше, чем в бериллии, что определяется большей энергией межатомной связи в последнем. Степень изменения свойств и число дефектов в металле при облучении зависит от суммарного потока частиц, температуры облучения и температуры рекристаллизации металла.

К важнейшим радиационным эффектам относится газовое и вакансионное разбухание ядерных, конструкционных и функциональных материалов, сопровождающееся сущест-венным изменением размеров, короблением, растрескиванием и разрушением изделий. Газовое разбухание происходит в результате возникновения в материале при радиационно-химических превращениях элементов газообразных продуктов и объединения их в пузырьки. Вакансионное разбухание наблюдается при больших интегральных потоках нейтронов и связано с интенсивным ростом пор вследствие объединения вакансий и образованием дислокационных петель и скоплений.

Таблица 12.1 -Число вакансий в металле, созданных одной частицей.

Металл Нейтрон (Е=3,2×10 –12 Дж) α –частица (Е=1,6×10 –12 Дж) Протон (Е=1,6×10 –12 Дж)
Алюминий Бериллий

Радиационному разбуханию подвергаются аустенитные хромоникелевые стали, сплавы на основе Ni, Mo, Ti, Zn, Be. Бериллий, облученный при температуре 800–900 °С нейтронным потоком φ = 1024 м–2, увеличивает объем на 3,5 %. Аустенитная сталь облученная при температуре 450 °С потоком φ = 1027 м–2, увеличивает объем на 10 % (рисунок 12.2). Наибольшее разбухание таких сталей обнаруживается при рабочих температурах 350–650 °С. Оно усиливается скоплением в образовавшихся при облучении микропорах молекулярного водорода либо водородосодержащих газов с большим внутренним давлением. Дополнительное легирование хромоникелевых сталей Ti, Mo, Nb уменьшает разбухание. Возможно, это связано с уменьшением растворимости и скорости диффузии водорода в сложнолегированном аустените. Холодная пластическая деформация аустенитных сталей снижает разбухание, видимо, по той же причине. Перлитные и ферритные высокохромистые стали, растворимость водорода в которых мала, менее склонны к разбуханию.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.