Подобным же образом могут происходить разрушение и растворение частиц в гетерофазных сплавах. Это наблюдалось, например, в сплавах на основе меди. В сплаве Сu+2 мас.% Со старением при разных температурах в интервале 400-600°С получали частицы выделений Со-фазы (твердый раствор 10% Сu в β-кобальте) с поперечным размером от 25 до 100 Ǻ. При самых малых размерах частиц в исходном состоянии было отмечено снижение их концентрации после облучения. Возможно, что существует некоторый критический размер, при превышении которого частицы устойчивы. В этом отношении, а возможно, и в отношении самого механизма исчезновения частиц нейтронная бомбардировка может иметь аналогию с явлением возврата при старении (растворение дисперсных частиц в областях действия термических пиков).
Особенности влияния облучения на фазовое состояние сплавов участием элементов, растворяющихся по типу внедрения, связаны, прежде всего, с особенно сильным взаимодействием радиационных дефектов с атомами внедрения. В отличие от растворов замещения точечные дефекты не ускоряют диффузию атомов внедрения, напротив, происходит образование сравнительно малоподвижных комплексов. В сплаве α-Fe-С энергии связи «атом углерода – вакансия» оценивается в 0,66×10-19 Дж (0,41 эВ), при этом атом углерода несколько смещается из центра октаэдрическoй позиции к вакансии; энергия связи «атом углерода – межузельный атом железа» 0,8×10-19 Дж (0,5 эВ ) для расположения атома углерода в октаэдрической позиции типа [[1 1⁄2 1/2]] и пары атомов железа с общим центром тяжести в позиции [[1/2 1/2 1/2]]. В одном из первых исследований влияния на сплавы Fe-C изучали поведение атомов углерода в закаленных образцах Fe-0,0115 мас.% С, подвергавшихся старению (при 35-57°С) после облучения в реакторе (при –100 и +57°С разной длительности) методом измерения пика внутреннего трения Снука. Высота этого пика зависит от содержания, углерода в феррите, атомы углерода, захваченные радиационными дефектами, не участвуют во внутреннем трении (как и при выделении карбидной фазы). Измерения относительных изменений электросопротивления при последующих изохронных отжигах (до 350°С) позволили проследить за другими процессами (освобождение углерода из ловушек, уменьшение концентрации точечных дефектов, выделение карбидов). Пришли к выводу, что межузельные атомы Fe подвижны при –196°С, пары межузельный атом железа – атом углерода стабильны до –30°С. Взаимодействие атомов углерода и вакансий является реакцией второго порядка, это означает взаимодействие одного атома углерода с одной вакансией. Явление вакансионного захвата не всегда удается заметить, поскольку в ходе облучения атомы углерода успевают идти до мест выделения прежде, чем образуется заметное количество вакансионных ловушек. При температуре старения 57°С уменьшение высоты пика Снука происходит после облучения гораздо быстрее, чем при старении необлученных образов (рисунок 141, кривые 2 и 3) , увеличение времени облучения от 4 до 48 ч заметно не влияет на скорость процесса, понижение температуры облучения (до –100°С, кривая 1) еще более ускоряет процесс. Однако электронно-микроскопическое исследование показало, что выделение карбидных частиц после облучения задерживается. Образование частиц цементита наблюдали при нагреве выше 230°С, когда атомы углерода уже освобождаются из вакансионных ловушек.
Рисунок 141 – Относительные изменения углеродного пика внутреннего трения сплава Fe
Таким образом, влияние нейтронного облучения на состояние пересыщенного твердого раствора внедрения связано с двумя процессами: возникновением локализованных повреждений, действующих как места преимущественного выделения, и образования вакансий, которые могут быть ловушками для движущихся атомов внедрения и тем самым замедлять процесс образования избыточной фазы.
Ускоряющее влияние нейтронного облучения на процесс выделения углерода (и азота) из твердого раствора (по измерениям внутреннего трения) происходит после воздействия сравнительно небольшого флюенса и далее практически не изменяется (3·1015 нейтр./см2 при температуре облучения –120°С).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.