Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка):
Время (часов х 103)
Рис. 2. Эксперименты по длительному отжигу образцов, прошедших предварительную обработку
Образцы хорошо гомогенизированного сплава плутония с алюминием в состоянии гцк 5-фазы (атомная доля алюминия 2,5%) с исходной плотностью -15,8 г/см3 были предварительно обработаны по режимам I и II, как показано на рисунке (а). Образцы групп I и Il, обозначенные в соответствии с типом предварительной обработки, которую они получили, подвергались отжигу в течение нескольких тысяч часов при атмосферном давлении. Изменения плотности в зависимости от времени отжига при температурах 150 и 130 0C представлены соответственно на рисунках (б) и (в). Начальная плотность всех образцов в состоянии 5-фазы на рисунке (в) была несколько ниже, по-видимому, из-за микротрещин. Обозначение а(|3) указывает, что при температуре отжига присутствует (3-фаза, которая затем превращается в a-фазу при охлаждении до комнатной температуры (все измерения проведены при комнатной температуре). В процентах показана атомная доля алюминия, растворенного в 5-фазе. Для образцов группы Il мы показали исходную плотность (точка А), начальную плотность после обработки типа Il (точка В) и изменение плотности (смотри на стрелки) в процессе изотермического отжига
Number 26 2000 Los Alamos Science
249
Рассказ о двух диаграммах
Для ускорения диффузии и соответственно эвтектоидного распада, показанного на рис. 1(6), Тимофеева применила два вида предварительной обработки (I и II), в результате которой 6-фаза частично или полностью превращалась в a-фазу. Затем следовали эксперименты по длительным отжигам. Мы представляем результаты исследования сплавов плутония с алюминием потому, что эти сплавы были также глубоко исследованы, как и Pu-Ga сплавы. Для обсуждаемых здесь вопросов алюминий и галлий являются фактически взаимозаменяемыми. На рис. 2(a) указаны режимы обработки I и II, а на рис. 2(6) и 2(в) приведены результаты длительных отжигов при атмосферном давлении для сплава плутония с 2,5 ат. % алюминия, начальная плотность которого составляла около 15,8 г/см3.
Далее мы будем говорить об образцах, подвергнутых обработке по режиму I и II, как образцах групп I и II соответственно. На рис. 2(6) показано изменение плотности и фазового состава образцов групп I и II в зависимости от времени отжига при температуре 150 °С. Непосредственно после обработки, перед отжигом, начальная плотность образцов группы I составила примерно 19,0 г/см3. Их плотность быстро снижается со временем и приближается к величине 17,1 г/см3. Образцы группы II имели начальную плотность 16,7 г/см3 (точка В), но их плотность снижается до стартовой плотности (точка А) при нагревании до 150 °С. Эта плотность сохраняется постоянной в течение первых 500 часов отжига и затем постепенно увеличивается. Через 6000 ч плотности образцов групп I и II приближаются к одной и той же величине. Кружочки показывают время, в течение которого образцы охлаждали до комнатной температуры для их подробного исследования, включая измерение плотности, металлографию, измерение параметров решетки методом рентгеновской дифракции и измерение микротвердости. Такие исследования однозначно выявляли фазы, присутствующие на каждой стадии отжига.
На рис. 2(в) представлены результаты отжига образцов группы II при температуре 130 °С. При нагревании до этой температуры начальная плотность (точка В) образцов группы II снижает-
ся до точки С, а не до исходной плотности (точка А), как в случае отжига образцов группы II при температуре 150 °С (см. рис. 2(6)). И снова, имеется инкубационный период, после которого плотность образцов группы II начинает расти, в данном случае до 17,8 г/см3 (хотя это и не показано на рисунке, образцы группы I приблизились к этой плотности со стороны более высокой плотности). В различные периоды отжига образцов группы II изменение плотности прекращалось. Оказалось, что превращение 6-фазы в (5-фазу при 130 °С останавливалось из-за очень медленной диффузии. Поэтому в точках, отмеченных стрелками, образцы вновь охлаждали до комнатной температуры и пластически деформировали, после чего отжиг продолжали. В процессе деформации не происходило дополнительного превращения 6-фазы в а'-фазу, но после деформации скорость превращения повышалась, как показано на рисунке. Рис. 2(в) показывает также, что концентрация алюминия в 6-фазе увеличивалась в процессе отжига. Значения концентраций были получены на основании измерения параметров решетки 6-фазы методом рентгеновской дифракции образцов, взятых для данного момента времени.
Аналогичные эксперименты были проведены при нескольких температурах отжига для сплавов с различным содержанием алюминия. Обобщенные результаты были использованы для построения фазовой диаграммы равновесий в системе Pu-Al, показанной на рис. 3(a). Аналогичные эксперименты, включающие режимы обработки I и II и продолжительные отжиги, были выполнены на сплавах плутония с галлием, и они позволили уточнить низкотемпературную область диаграммы состояния сплава Pu-Ga со стороны Pu, как показано на рис. 3(6).