Радиационно-механические эффекты в твердых телах при облучении высокоинтенсивными импульсными электронными и ионными пучками

• Автор: Валяев, Александр Никифорович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Алматы
• Количество страниц: 218 с. : ил

ГЛАВА 1. Воздействие интенсивных радиационных потоков

на твердые тела

1.1. Особенности прохождения интенсивных пучков заряженных частиц через вещество

1.2. Воздействие ударной волны на металлы

1.3. Взаимодействие импульсного лазерного облучения с твердыми телами

1.4. Модификация структуры и физических свойств металлов и сплавов при высокоинтенсивном ионном облучении
1.5. Структурно-фазовые превращения и упрочнение металлов и сплавов под воздействием сильноточных электронных пучков
16. Радиационно-стимулированные процессы в металлических системах при облучении низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками

1.7. Разрушение твердых тел сильноточными электронными

пучками. Постановка задачи

ГЛАВА 2. Методы анализа и методика эксперимента

2.1. Ядерно-физические методы анализа структурно-фазовых превращений в твердых телах
2.2. Методы механических испытаний. Выбор оптимизируемого параметра
2.3. Характеристики источников облучения. Расчет поглощенной дозы
2.4. Приготовление образцов
ГЛАВА 3. Исследование процессов дефектообразования и
глубинных структурных превращений в металлах и сплавах при воздействии мощных импульсных пучков
3.1 .Трансформация энергии при высокоинтенсивном
радиационном облучении
3.2. Исследование радиационных превращений в a-Fe по поверхности и глубине модифицированного слоя
3.3. Сравнительный анализ воздействия на a-Fe высокоинтенсивных импульсных электронных и ионных пучков
3.4. Формирование пространственных упрочненных слоев в
сталях
3.5. Воздействие ионного облучения на бериллий

3.6. Исследование остаточных деформационных состояний в металлах, созданных высокоинтенсивным ионным облучением
3.7. Влияние различных видов радиации на глубинное упрочнение металлов
3.8. Перераспределение легирующих элементов в облученных сталях
3.9. Модель глубинного упрочнения металлов под действием высокоинтенсивного ионного облучения
3.10. Модификация механических и антикоррозионных свойств системы Ta-Fe низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком
ГЛАВА 4. Исследование механизма разрушения ионных
кристаллов сильноточными электронными пучками
4.1. Аккумуляция энергии при радиационном воздействии
4.1.1. Конденсация экситонов в полупроводниках
4.1.2. Образование электронно-дырочной конденсированной
фазы и расчет ее параметров
4.2. Кинетика процесса разрушения. Образование и распространение магистральной трещины
4.3. Влияние предварительного облучения на пороги электронного разрушения
4.4. Расчет вероятности разрушения
4.5. Математическое моделирование кинетики разрушения методом Монте-Карло
4.5.1. Расчет временных характеристик по простейшим
моделям
4.5.2. Оценка вероятности переносного разрушения
4.5.3. Уточненная модель расчета временных характеристик
4.6. Связь энергетических и временных характеристик разрушения
4.7. Потери энергии возбужденной макрообластью
/ О"?
Основные результаты и выводы
Приложение
Список использованных источников

Перечень условных сокращений
СЭП - сильноточный электронный пучок
НСЭП - низкоэнергетический СЭП
МИЛИ - мощный импульсный пучок ионов
КПЭ - концентрированные потоки энергии
ЛО - лазерное облучение
ИЛО - импульсное лазерное облучение
ЭП - электронная подсистема
ЯП - ядерная подсистема
ФПД - френкелевские пары дефектов
МЯР - метод ядерных реакций
POP - резерфордовское обратное рассеяние
РОР/К - POP с каналированием
ВИМС - вторичная ионная масс-спектрометрия
1 I
ОЭС - оже-электронная спектроскопия РА - рентгеноструктурный анализ
КЭМС - конверсионная электронная мессбауэровская спектроскопия
ЭПА - электронно-позитронная аннигиляция
УРАФ - угловое распределение аннигиляционных фотонов
УВ - ударная волна
ЛУВ - лазерная ударная волна
ЛО - лазерное облучение
РЭМ - растровая электронная микроскопия
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
ЗТВ - зона теплового влияния
ИК - ионные кристаллы
ЭДП - электронно-дырочная плазма
ПР - порог разрушения
МТ - магистральная трещина
ЭДКФ - электронно-дырочная конденсированная фаза

тается упругим вплоть до разрушения; поглощение энергии однородно в материале; его релаксацией за время импульса облучения пренебрегается. Получено р/^,'
О-щахН-3 а КТ Ю/С? (1-21)
где а - коэффициент линейного расширения; Кт - изотермический объемный модуль упругости; С - удельная теплоемкость; IV - поглощенная доза. Значения сгтах были близки к пределу статической механической прочности.
Таблица 1.1. Пороги разрушения кристаллов при облучении СЭП.
Материал Флюенс Поглощенная Термоупругие Теоретическая
Ф, Дж/см2/имп. доза Ж, Дж/см3 напряжения от, МПа прочность, МПа
КС1 [52] 0.32 16 20 3200
КВг [52] 0.36 18 38 3200
RbCl [52] 0.36 18 31 3500
NaCl [52] 0.44 22 35 4900
NaF [52] 0.52 26 38 4400
LiP [52] 0.68 34 49 7900
HK: KCl [571 1.68 84 20 3200
KBr [57] 1.88 94 38 3200
InSb [471 0.64 32 45 —
Ge [47,52] 1.2 60 130 13300
ZnS [47] 1.44 72 — —
Si Г47] 4.72 236 270 16700
Стекло BB [50] 2.88 — — —
Примечание: НК - нитевидные кристаллы
Хрупкое разрушение металлов рассматривалось в [13,48]. Пластинки меди толщиной (0.03-0.1) см разрушались импульсом СЭП (2 МэВ; 30 не; Ф<400 Дж/см2/имп.). При Ф<60 Вт/см2 наблюдался выброс материала со стороны облучаемой поверхности, при более высоких Ф он происходил и со стороны задней поверхности мишени, при этом через образец прорастала продольная трещина. Скорость выброса была пропорциональна Ф и при Ф>120 Дж/см2/имп., превосходила скорость продольного звука С/. В [48] пластинки алюминия толщиной б мм разрушались импульсом СЭП (2 МэВ; 30 не; Ф<130 Дж/см2/имп). Механизм