Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2" -> 40

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 — Саров, 2003. — 212 c.
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentalnieproblemit22003.djvu
Предыдущая << 1 .. 34 35 36 37 38 39 < 40 > 41 42 43 44 45 46 .. 159 >> Следующая


Технические характеристики

Конструкционные материалы разрабатывают и изготавливают с учетом их реакции на внешние нагрузки, или на-

пряжения. Обычно инженер-конструктор выбирает высокопрочные материалы, которые упруго деформируются при предполагаемых нагрузках, имея в виду, что после снятия нагрузки материал вернется к своим первоначальным размерам. Когда напряжение превышает предел упругости, многие конструкционные материалы сразу разрушаются, поглощая небольшое количество энергии. К числу таких материалов относятся бетон, многие керамики и термореактивные пластики. Напротив, большинство металлов и термопластов (например, полиэтилен) являются пластичными, или деформируемыми. Выше предела упру-

гости они легко деформируются, поглощая большое количество энергии. Эти материалы более устойчивы к дефектам, их можно обрабатывать, или деформировать, придавая им различную форму, с использованием многочисленных методов, таких как литье, прессование, прокатка и штамповка. Микроструктурные процессы, которые лежат в основе пластической деформации материалов, существенно зависят от вида материала. В термопластичном полимере, особенно при высокотемпературной обработке, молекулы как бы растекаются или перемещаются друг за другом, почти как в жидкости. В металлах, как мы увидим далее, пластическая деформация происходит за счет перемещения линейных дефектов, называемых дислокациями1.

Механическую прочность, или напряжение, которое может выдержать материал, прежде чем деформироваться или разрушиться, обычно измеряют при одноосном растяжении по стандартной методике. Круглые или плоские образцы растягивают вдоль оси с постоянной скоростью, одновременно измеряя деформацию и напряжение. Пластичные материалы имеют низкий предел упругости, после достижения которого следует интенсивная пластическая деформация и вязкое разрушение, как схематически показано на рис. I. На рис. 2(a) показано, что такая картина характерна для 6-фазных сплавов плутония с галлием (Pu-Ga), тогда как нелегированный а-плутоний является прочным и хрупким, как чугун: он упруго деформируется с очень небольшой областью пластичности до достижения напряжений, выше которых хрупко разрушается. Отметим, что прочность нелегированной a-фазы сильно уменьшается с увеличением температуры - см. рис. 2(6) - подобно прочности многих металлов с оцк и гпу структурами решеток. Напротив, предел прочности нелегированной 6-фазы, как и других металлов с гцк структурой, слабо зависит от температуры.

1 Пластичность и деформируемость часто путают с ударной вязкостью. Строго говоря, ударная вязкость, или вязкость разрушения, определяет способность металла сопротивляться развитию трещин и пор. Вблизи вершины трещины концентрируются очень высокие напряжения, поэтому при катастрофическом росте трещин важное значение приобретает способность микроструктуры диссипировать энергию (релак-сировать напряжения) или увеличивать ударную вязкость материала.

340

Los Alamos Science Number 26 2000
Механические свойства плутония и его сплавов

СГ)

Деформация (%)

Температура (0C)

Рис. 2. Кривая напряжение-деформация при растяжении для плутония при комнатной и повышенной температурах

(а) Типичные кривые одноосное напряжение-деформация при комнатной температуре для нелегированного моноклинного а-плутония и гцк 5-фаз-ного сплава Pu с 1,7 ат. % Ga в сравнении с алюминием. Для а-плутония предел упругости практически совпадает с напряжением разрушения. Так же как алюминий, пластичный сплав Ри-1,7 ат. % Ga испытывает деформационное упрочнение при пластическом течении до вязкого разрушения.

(б) Показанные здесь типичные кривые растяжения нелегированного поликристаллического плутония основаны на результатах, описанных в работе Гарднера (1980). Они указывают на общие тенденции зависимости прочности от температуры для различных фаз плутония. Прочность а- и (3-фаз очень чувствительна к температуре, прочность у-фазы менее чувствительна, а прочность 5-фазы мала во всей области стабильности, в-фаза имеет очень низкую прочность, которая зависит от времени вследствие очень высокой скорости диффузии в оцк структуре. Эти данные представляют работу нескольких исследователей, материалы различной чистоты и различные скорости испытаний. За исключением а-плутония, верхние кривые относятся к пределу прочности при растяжении, а нижние - к пределу текучести. В а-плутонии предел прочности при растяжении и предел текучести обнаруживают большой разброс значений И мало различаются между собой. Поэтому МЫ показали ЛИШЬ область значений прочности. (Воспроизводится с разрешения X. Р. Гарднера и Американского ядерного общества из «Справочника по плутонию», с. 68,1980 г.)

Электронная структура и возникающие силы сцепления, удерживающие металл, непосредственно определяют упругость металла. Вообще, межатомные связи в металле обуславливают большие силы сцепления и высокие упругие постоянные (жесткость). Связи в металле не обладают строгой направленностью, поскольку связывающие электроны (или валентные электроны) равномерно распределены в объеме кристаллической решетки (см. статью “Плутоний и его сплавы” на с. 292). Следовательно, атомы металла имеют тенденцию окружать себя как можно большим количеством соседей, образуя плотноупакованные, относительно простые кристаллические структуры. Однако в плутонии из-за узких зон проводимости и высоких плотностей состояний 5f электронов оказывается энергетически выгодным исказить кристаллическую структуру основного состояния с образованием при комнатной температуре низкосимметрич-
Предыдущая << 1 .. 34 35 36 37 38 39 < 40 > 41 42 43 44 45 46 .. 159 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed