Изучение методом ОЖЕ-спектроскопии влияния облучения и температуры растяжения на элементный состав поверхностей разрушения сталей

• Автор: Ильин, Аркадий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Алма-Ата
• Количество страниц: 131 c. : ил

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Оже-спектроскопия и ее применение для изучения поверхностей

1.2. Оже-спектроскопия поверхностей разрушения

ГЛАВА II. ОЖЕ-СПЕКТРОМЕТР, МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Установка для Оже-спектроскопии поверхностей разрушения

2.2. Исследованные стали, образцы для Оже-спектроскопии, расчет концентраций элементов на

поверхности разрушения

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Экранирующий эффект при Оже-анализе поверхности

вязкого разрушения

3.2. Оже-спектроскопия поверхностей разрушения нержавеющих сталей 12Х18Н10Т и 09Х16Н15МЗБ в необлученном
состоянии и после облучения заряженными частицами
3.3. Исследование хромистой стали 1Х16С2МБ2
3.4. Оже-спектроскопия поверхности разрушения
стали ШХ-15
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДШИЕ
Актуальность работы. Одной из ведущих задач современной физики твердого тела является создание материалов с любым заданным комплексом свойств, с целью использования их в народном хозяйстве или для научных исследований. Важное место в решении этой проблемы отводится легированным сталям, сочетающим технологичность, экономичность и ряд полезных качеств, позволяющих широко использовать их в ядерной энергетике сегодняшнего дня и ориентироваться на некоторые из них- как на конструкционные материалы для будущих ядерных и термоядерных реакторов. Однако, возможности применения сталей, особенно в экстремальных условиях эксплуатации, когда материал подвергается воздействию силовых и температурных нагрузок, зачастую сопровождающихся облучением ядерными частицами, могут существенно ограничиваться ухудшением их свойств, в том числе, и механических. Физическая природа происходящих при этом процессов остается пока предметом научной дискуссии. В то же время, ряд исследований с применением методов поверхностного анализа показал, что в определенных условиях в твердом теле могут возникать области с локальной концентрацией примесей в сотни и тысячи раз цревышающей их среднее объемное содержание. В результате этого можно ожидать существенного изменения не только локальных, но и макроскопических свойств материала. Тем не менее, к настоящему времени известны лишь единичные эксперименты,в которых изучались сегрегационные явления в условиях упрут ого нагружения или пластической деформации и их влияние на физико-механические характеристики. Отсутствие экспериментальной информации по этому вопросу не позволяет делать каких-либо выводов о роли примесных сегрегаций

в формировании пластических и прочностных свойств материалов и о механизмах перераспределения элементов, действующих в различных условиях [I - э] . Следует отметить, что в результате облучения процессы сегрегирования могут существенно меняться, однако до последнего времени не были известны исследования комплексного воздействия радиации, температуры и нагружения на характеристики сегрегирования. Несомненно, что такая информация была бы полезной для лучшего понимания такой актуальной проблемы как высокотемпературное радиационное охрупчивание (ВТРО) [1о| и целого ряда других задач материаловедения [II - 19]
Целью работы являлось исследование элементного состава поверхностей разрушения, возникающих при испытаниях материала на растяжение. На практике использование методов поверхностного анализа, в том числе и Оже-спектроскопии для материаловед-ческих задач сопряжено с рядом трудностей[1,2,12] . Одна из них, например, связана с необходимостью создания поверхности, которая является объектом исследования и изменение состава которой определенным образом отражает изменения каких ■-либо характеристик материала. В приложении к проблемам прочности и пластичности следует изучать состав поверхности разрушения, соз -данной в результате нагружения материала выбранным способом [1,7] . Основная сложность заключается в том, что физико- химическое состояние поверхности, возникшей при разделении обломков должно сохраняться длительное время. В этой связи очевидно, что исследование должно производиться непосредственно после растяжения в сверхвысоком вакууме, где полностью исключается возможность загрязнения образовавшейся поверхности разрушения частицами окружающей среды.

рованы на базовом фланце, что значительно облегчает их совместную отладку и юстировку. Нужно заметить, что благодаря удачному конструктивному решению она является весьма простой и сводится к нескольким основным операциям.
1. Устанавливается правильное положение кассеты в устройстве растяжения. Проверка осуществляется прогонкой образца с помощью толкателя из кассеты в захваты устройства.
2. Устанавливается правильное положение концевых выключателей сигнальной системы совмещения уровней трека и держателя манипулятора. Проверяется прогонкой обломка из трека в держатель с помощью толкателя.
3. Устанавливается правильное положение концевых выключателей сигнальной системы примерного совмещения оси обломка с осью симметрии анализатора. Проверяется подъемом манипулятора вверх до проникновения обломка в фиксатор.
Вакуумная система установки состоит из безмасляных

средств получения сверхвысокого вакуума 1*10 Па. Она включает в себя ступень предварительной откачки цеолитовыми насосами, ступень промежуточной откачки магниторазрядным насосом типа НОРД - 100, на который производится обезгаживание всей системы при температуре камеры 473 К. На последней ступени получения сверхвысокого вакуума откачка ведется на два магниторазрядных насоса типа НВД с суммарной скоростью откачки около 600 л/с.
Для более эффективного поддержания вакуума в эксперименте, один из насосов размещен непосредственно на корпусе камеры, вблизи от устройства растяжения и энергоанализатора. Измерение степе -ни вакуума в камере производится прибором ВИ-14 с датчиком МИ-27 смонтированным на базовом фланце.