Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1" -> 181

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 — Саров, 2003. — 304 c.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentproblemi2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 175 176 177 178 179 180 < 181 > 182 183 184 185 186 187 .. 222 >> Следующая


Внутри зерен н ая ликвация вследствие превращения жидкости в є-фазу, вероятно, незначительна, поскольку скорость диффузии галлия в 8-фазе очень высока и в процессе этого перехода должно быть достаточно времени для гомогенизации в каждом зерне. Ho аналогичная внутризеренная ликвация происходит и в процессе превращения є-фазы в 6-фазу, а скорость диффузии галлия в 6-фазе значительно меньше. Я не знал, как это все может повлиять на рост зерен, но предполагал, что могут быть определенные проблемы. Кроме того, вполне возможно, что кристаллографическая субструктура выращенных больших зерен может быть следствием одновременно внутризеренной ликвации и превращения в твердом состоянии. Поэтому я решил опробовать метод

236

Los Alamos Science Number 26 2000
Сага о монокристалле

% деформации

Сжатие

Растяжение

1 мм

выращивания кристаллов, свободный от указанных осложнений.

Метод, который полностью реализуется в существующей при комнатной температуре фазе, заключается в отжиге после деформации. Образец подвергается минимальной деформации, достаточной для образования новых кристаллов. Затем при нагреве образца до более высокой температуры кристаллы должны расти. В ходе этого процесса за счет ряда механизмов снимаются внутренние напряжения и за счет перемещения границ зерен уменьшается общая энергия.

Если свести число растущих зерен до минимума, они будут поглощать окружающую матрицу, и в результате образуется материал, состоящий лишь из нескольких крупных зерен. При “критической” деформации относительно немного зерен становятся “активными”, и те, которые становятся таковыми, растут в окружающую матрицу при минимальной конкуренции со стороны остальных зерен. В процессе роста зерен формируется структура, в высшей степени совершенная с точки зрения кристаллографии, и размер некоторых зерен может быть большим. Часто он ограничивается лишь размером образца. Однако для успешного выращивания таких крупных зерен необходимо

провести отжиг при достаточно высоких температурах. В случае плутония с 1,0 мае. % галлия нам удалось нагреть образцы до 500 0C и при этом сохранить устойчивую при комнатной температуре 6-фазу.

Сначала мне нужно было определить критическую степень деформации, необходимую для инициирования предельной рекристаллизации и роста зерен. Для этого я обернул небольшую полоску из плутония вокруг согнутой оправки, создав тем самым деформации, меняющиеся от максимальной деформации сжатия по внутреннему диаметру до нуля и далее до деформации растяжения по внешнему диаметру (см. рис. 2). В результате отжига при высокой температуре произошла рекристаллизация в областях с большой деформацией и интенсивный рост зерен в остальных областях. Самые крупные зерна образовались в образце, деформация в котором составила от 2 до 3 %.

Мы взяли брус из 6-фазного плутония сечением ~ 5 мм2 с общим уровнем примесей менее 150 ppm, не считая кислорода2, и деформировали его растяжением на ~ 2%. Один конец бруса заострили, затем провели электрополировку для очистки поверхности от загрязнений. Образец поместили в капсулу Уусог™ и медленно опустили в печь,

Рис. 2. Критическая деформация

Сгибанием полоски из сплава плутония с 1 мае. % Ga вокруг оправки мы создали в ней (по сечению) спектр деформаций растяжения и сжатия относительно центральной нейтральной оси. При отжиге этой полоски при 500 0C в течение трех суток больше всего выросли зерна в области критической степени деформации. Как видно на этой микрофотографии, критическая деформация составляет 2-3 %

где он отжигался при 500 0C в течение трех суток. Было обнаружено одно очень крупное зерно (7,5 х 3,5 мм), хотя оно находилось не на кончике образца, как ожидалось (см. рис. 3). Зерно продолжало расти и еще через 7 суток отжига его максимальная длина достигла

9 мм. Ho максимальная толщина составляла лишь 2 мм, и его не удалось изолировать, сохранив при этом кристалл нужной величины для проведения запланированных нами экспериментов по изучению упругости. Лауэграмма обратного отражения показала, что он достаточно совершенен, как и следовало ожидать.

2 Значительный уровень примесей может ограничить рост зерен, поскольку выделения будут блокировать и мешать движению границ зерен по мере их прохождения через матрицу. Использованный нами исходный материал был самым чистым на тот период времени; как правило, он содержал ~ 120 ppm примесей, не считая кислорода.

Number 26 2000 Los Alamos Science

237
Сага о монокристалле

Рис. 3. Монокристаллы плутония

(а) Показанное здесь зерно, выращенное методом деформация-отжиг, превышало 7 мм в сечении. После второго отжига длина его достигла почти 9 мм. К сожалению, большая часть его была споли-рована в процессе изготовления шлифа. Оставшееся зерно имело толщину не более 2 мм и было непригодно для измерения упругости, (б) Многие кристаллы, выращенные методом деформация-отжиг, обнаружили высокую степень совершенства, о чем свидетельствуют четкие точки, которые наблюдаются на рентгеновских снимках, полученных методом Лауэ с обратным отражением. Кристалл, использованный для получения этой лауэграммы, был ориентирован нормально к оси [111]
Предыдущая << 1 .. 175 176 177 178 179 180 < 181 > 182 183 184 185 186 187 .. 222 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed