Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
В области термического пика существуют протяженные дефекты, называемые обычно истощенными или обедненными зонами, которые возникают при переносе массы на большие расстояния. Этот процесс происходит вследствие эффекта фокусировки, при котором энергия передается через кристаллическую решетку по линейным цепочкам атомов и приводит к образованию краудионов — дефектов, возникающих при внедрении атома в атомный ряд, что изменяет локально межатомное расстояние. Подобные реакции делают возможным образование истощенных зон, которые некоторые исследователи рассматривают как основную причину радиационного упрочнения [291.
Образование точечных дефектов в металлах
239
§ 8. Структурные исследования облученных металлов
Медь, подвергнутая облучению нейтронами в возрастающих дозах и затем отожженная, исследовалась методом электронной микроскопии. При малом уровне облучения наблюдались отдельные дислокационные петли диаметром до 150 А наряду с высокой плотностью ,мелких темных пятен 130]. При увеличении дозы нейтронов появлялось много больших дислокационных петель диаметром около 300 А. При облучении дозами от 6 •1O17 до 1020 нейтрон/см2 плотность дефектов составляла 1015—1010 см-3.
Фиг. 10.11. Электронные микрофотографии молибдена, облученного дозой быстрых нейтронов 5 • 1019 см-2 при 60° С (а) и того же образца, после отжига при 930° С[(б) (X 22 000)
(Эйре).
Подобные результаты были получены на облученных нейтронами золоте, железе [43] и платине [31] и на меди, облученной а-частицами. Когда образцы исследовались с применением приспособления для непосредственного нагрева в электронном микроскопе, наблюдалось, что дефекты исчезали в интервале температур 300—400° С, что, как известно, является областью возврата после радиационных повреждений.
Более тщательные исследования мелких темных пятен диаметром около 25 А или меньше, наблюдавшихся в ряде облученных металлов, показывают, что они являются, вероятно, не малыми дислокационными петлями, а истощенными зонами [32]. Такие области легко образуются в меди ниже —50° С, а также при обычных температурах облучения; наблюдения показывают,, что они образуются, по-видимому, не вследствие диффузии, а в момент облучения. Кроме того, их концентрация увеличивается пропорционально дозе облучения, что не похоже на поведение более крупных дислокационных петель, которые также при этом наблюдаются. После отжига при относительно низких температурах (~350° С для меди и серебра) появляются дополнительные малые дефекты, по-видимому, за счет роста прежде не разрешаемых дефектов. Затем при более высоких температурах некоторые из пятен растут за счет поглощения других.
Подлинная природа дислокационных петель, являющихся наиболее явной особенностью микроструктуры облученных материалов, остается все еще неясной. Получены доказательства существования дислокационных петель как междоузельного, так и вакансионного типа, но некоторые эксперименты указывают на то, что преобладающим является вакансионный тип петель [31].
Недавние эксперименты на молибдене [38—40] показали, что в результате нейтронного облучения при 60° С образуются небольшие скопления точечных дефектов и петли дислокаций (фиг. 10.11, а). Однако после отжига выше 800° С формируются большие дислокационные петли (фиг. 10,11,6*),.
240
Глава 10
которые все являются петлями междоузельного типа, имеющими вектор Бюргерса a (111), С увеличением степени чистоты металла дефекты распределяются в виде более крупных скоплений и поэтому становятся видимыми при меньших дозах нейтроннюго облучения.
§ 9* Нлияннс облучения на механические соойства
1. Монокристаллы
Облучение нейтронами оказывает сильное влияние на механические свойства кристаллов. Так, например, критическое напряжение сдвига кристаллов меди повышается с 50 до 1500 гс/см2 при дозе облучения 4,4•1O18 нейтрон/см2 [33]. Кроме того, на кривой напряжение — деформация появляется зуб текучести и вся она целиком смещается на существенно более высокий уровень напряжений (фиг. 10.12). Вид линий скольжения
Фиг. 10,12. Влияние нейтронного облучения (4,4•1O18 нейтрон/см2) на вид кривой напряжение — деформация кристалла меди [47].
претерпевает такие же изменения, как в случае закаленных кристаллов: они делаются грубее и отстоят друг от друга на большие расстояния.
Блюитт и др. [33] установили, что критическое напряжение сдвига кристаллов меди увеличивается как корень кубический из дозы нейтронного облучения (фиг. 10.13). Испытание большинства кристаллов выявило зуб и площадку текучести, возрастающие с увеличением дозы облучения, а также с понижением температуры испытания. Указанные авторы обнаружили, что при дозе 1020 нейтрон/см2 напряжение T0 повышалось до 8 кгс/см2. Диел [34] исследовал пластические свойства кристаллов меди и никеля при дозах облучения до 1 •1O18 нейтрон/см2 и установил, что напряжение T0 увеличивается как корень квадратный из дозы до значения последней 2 1IO17 нейтрон/см2, но при больших дозах наблюдается эффект насыщения. До дозы 1 •1O18 нейтрон/см2 на кривой напряжение — деформация обычно имеются три стадии упрочнения, хотя наличие площадки текучести несколько затемняет истинный ход первой стадии. При более высоких степенях сдвиговой
