Самоорганизация радиационных пор в металлах

• Автор: Орлов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Б. м.
• Количество страниц: 159 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. РАСПУХАНИЕ И САМООРГАНИЗАЦИЯ В
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
1.1. Самоорганизация и образование диссипативных структур
1.2. Эффект самоорганизации в металлических системах
при радиационном воздействии
1.2.1. Радиационное распухание металлических систем
1.2.2. Образование сверхрешетки пор в металлических системах при радиационном воздействии
1.3. Постановка задачи
Глава 2. ВНУТРЕННИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В
ОБЛУЧЕННЫХ МЕТАЛЛАХ
2.1. Концентрации избыточных вакансий
2.2. Деформации, создаваемые одиночными точечными дефектами
2.3. Определение мощности точечного дефекта
2.4. Определение упругих констант
2.5. Электростатическая аналогия
2.6. Поля напряжений, создаваемые равномерно распределенными точечными дефектами
2.7. Обсуждение результатов

Глава 3. НЕУСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМЫ
ИЗБЫТОЧНЫХ ВАКАНСИЙ В МЕТАЛЛЕ
3.1. Возможные пути возникновения вакансионных кластеров и их устойчивость
3.2. Модель “оборванных” связей
3.3. Химический потенциал избыточных точечных дефектов
3.4. Условие развития неустойчивости
3.5. Обсуждение результатов
Глава 4. СВЕРХРЕШЕТКА РАДИАЦИОННЫХ ПОР
4.1. Нелинейное эволюционное уравнение
4.2. Параметр сверхрешетки радиационных пор
4.3. Сравнение с экспериментом
4.4. Обсуждение результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальной задачей радиационного материаловедения является выработка рекомендаций по борьбе с распуханием металлических конструкционных материалов в поле ионизирующего облучения. Физический механизм радиационного распухания - образование в объеме материала пор в результате “конденсации пара” избыточных вакансий. Облучение создает в металлической матрице пары Френкеля (вакансия + междоузельный атом). Междоузельные атомы, имеющие по сравнению с вакансиями большую подвижность, поглощаются стоками (дислокации, границы зерен и т.п.), либо образуют дислокационные петли. В результате при длительном облучении металлических образцов в их объеме устанавливается некая стационарная концентрация избыточных вакансий. Система избыточных вакансий становится неустойчивой, т.е. вакансии, растворенные в металлической матрице, представляют собой распадающийся раствор. В процессе распада происходит образование новой фазы - фазы пустоты.
Создание исчерпывающей теории радиационного распухания невозможно без знания достаточно большого количества величин, характеризующих состояние рассматриваемой системы. Значительно облегчает ситуацию по определению таких величин или установлению связи между ними случай, когда в системе наблюдаются процессы самоорганизации.
Образование пор в металлических системах при облучении сопровождается необычайно физически интересным явлением - так называемой решеткой пор, имеющей симметрию, совпадающую с симметрией металлической матрицы и имеющей постоянную решетки, составляющую десятки или сотни нанометров. Установлено, что образование сверхрешетки пор стабилизирует (уменьшает) радиационное распухание.
Существующие теории образования сверхрешетки пор, проанализированные в гл.1, нельзя признать удовлетворительными.

деформационно-тепловых структур рассматривает кинетику дефектов типа

^ + div J = G(f, t)- L(r, t), j(r,t) = -D • Vn(f,t)+ v • n(r, t), (1.21)
v = —— VU, U = -k-Q-divu, k-T
где U - потенциальная энергия дефекта, й - вектор смещения, s = div u -деформация, Q - дилатационный параметр.
Дефекты в кристалле вызывают деформацию среды. Эти деформации можно найти из уравнения равновесия упругого изотропного тела. Для определения тензора механических напряжений используется выражение для плотности свободной энергии упругого континуума. В результате уравнение для вектора смещения имеет вид
—-— + (Д • Au + (с^ -c^)-grad(div u)+
31 (1.22) + J]i ■ grad n i ~ — “---grad T + G(u),

где С/, cx - продольная и поперечная скорости звука.
Уравнение для локальной температуры среды учитывает нагрев внешним потоком энергии Q(T, П|, в), разогрев при поглощении на стоках (Pj - скорость поглощения), разогрев при взаимной рекомбинации дефектов (Цк - вероятность рекомбинации)

P-с—+ xAT = Q+ Xej Pj nj +0iv klR ni nv (A-23) j=i,v
Система уравнений дополняется начальными и граничными условиями на поверхности (z=0, z=oo).