 |
Методики исследований на основе релаксационных испытаний
|
|
|
|
Лекция 5. Влияние облучения на механические свойства КМ. Методики РЕАКТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Влияние радиации на кратковременные механические характеристики
Влияние радиации на ползучесть и релаксацию напряжения
Влияние радиации на долговечность, длительную прочность и пластичность
Методики внутриреакторных исследований и испытаний
Скорость пластической деформации (скольжение)
или
,
Ас, р, q – константы;
DFc – энергия термофлуктуационной активации без напряжения, Дж/моль; sс= 
tс,
tс –напряжение преодоления препятствия без подвода тепловой энергии (напряжение течения при нулевой температуре).
Пластическое деформирование – кинетический процесс
Характеристики препятствий при скольжении дислокаций и их оценки при Gc = 3×1010 Па (сплавы циркония)
| Прочность препятствий | DFc | tс | Примеры |
| Высокая | 
2×10-18 Дж =10эВ
| >  / 
>300 МПа
(при b/  =10-3)
| Крупные и/или прочные частицы выделений ( - расстояние между отдельными частицами)
|
| Средняя | 
(0,2-1)10-18 Дж = 1- 5 эВ
| »  / 
300 МПа
(при nд = 1010 см-2 или Ср = 1015 см3)
| Дислокации леса, радиационные повреждения, небольшие или непрочные выделения |
| Слабая | < 
<1 эВ
| <<  /
| Сопротивление решётки, твёрдорастворное упрочнение ( -расстояние между атомами растворённого элемента)
|
Энергия активации DFc для
различных радиационных дефектов
| Тип дефекта | DFc, эксперимент (расчёт) |
| V-кластеры, V-петли | 0,4 (0,25) Gb3 |
| i-кластеры | 0,4 (0,25-0,5) Gb3 |
| i-петли | 0,2-0,8 (0,25) Gb3 |
| поры | 1-1,5 (0,5-1,6) Gb3 |
Структурные характеристики необлу-
чённых и облучённых под нагрузкой оболочек из сплавов Э110 и Э635
| Сплав | Fб.н., см-2´ ´1021 | Выделения | Плотность дислокаций, см-2×109 | Петли | ||||
| Раз-мер, нм | Nв, см3´ 1014 | а | с | Раз-мер, нм | Nп, см3´ 1016 | Тип | ||
| Э110 | 2,5 | - | - | - | ||||
| 1,0 | а с | |||||||
| Э65 | 5,0 | - | - | - | ||||
| 4,0 | 5,0 | а |
|
|
|
Оценка минимальной концентрации
зон обеднения и обогащения
Nзон = ФσрNtI-II = 3·1014х4·10-24х1023 х10-12 = 1,2∙102 см-3
Температурная зависимость предела текучести
При
и p = q = 1
Если 
= 10-3 c-1, 
= 106 c-1, постоянная Больцмана k = 1,38×10-23 Дж/K, то
Фактическая зависимость предела текучести от температуры (а) без облучения (1) и после облучения (2) и температурная зависимость радиационного упрочнения (б)
   |
Экспериментальные зависимости прироста предела текучести при облучении
, m =1/3 ¸ 1/2;
,
D2 – количество эффективных барьеров в плоскости скольжения в необлучённом материале
  |
Зависимость среднего диаметра и концентрации дислокационных петель от Fбн и Тобл сплава Э110
| Тобл , оС | Fб.н. , см-2 | Средний диаметр петель, нм | Концентрация петель, см-3×1016 |
| 1,3 × 1019 | 6,0 | ||
| 2,7 × 1021 | 9,7 | 3,5 | |
| 1 × 1021 | 8,0 | 3,8 | |
| 6 × 1021 | 9,4 | ||
| 1,4 × 1022 | 9,5 | ||
| 2,7 × 1022 | 38,0 | 0,12 |
  |
ДЕФОРМАЦИОННОЕ УПРОЧНЕНИЕ
Влияние на диаграмму растяжения
Теории деформационного упрочнения
- упрочнение полями дальнодействующих напряжений
одна дислокация
группа хаотично расположенных дислокаций плотностью r
,
поскольку 
.
Cкорость движения дислокаций
- упрочнение полями близкодействующих напряжений
дислокационные диполи
ступеньки у винтовых дислокаций
ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
W - функция повреждения, t - долговечность
,
|
|
|
, 
  |
Инертная среда, 2 – агрессивная среда
Состояние методик реакторных исследований в ГНЦ РФ НИИАР
Методики исследования ползучести, деформационной способности и длительной прочности на базе установок «Нейтрон»
 |
характеристики установок “НЕЙТРОН”
| Образец для испытаний | плоский, трубчатый, цилиндр |
| Режимы испытаний | статический, ступенчатый |
| Растягивающее УСИЛИе, F (dF,%) | до 5000 Н (1%) |
| Фбн, (Е>0,1 МэВ) | (1–6)1013 см-2с-1 |
| Скорость радиац. повреждения | до 1,3×10-4 сна/ч |
| Диапазон измерения удлинения, DL (dDL) | 6 мм (3 – 5 мкм) |
| Температура испытаний, Т (dТ) | 200 – 850 оС (1%) |
| Диапазон скоростей растяжения, Vp (dVp) | 1 – 10-5 % / ч (5%) |
| Регистрация данных | непрерывная |
| Облучательное устройство | многократного использования ручной и дистанционной сборки |
| Продолжительность испытаний | до 2 лет |
| Среда испытаний | гелий |
Методики исследований на основе релаксационных испытаний
|
|
|
