строение (557054), страница 41
Текст из файла (страница 41)
0,01!2 аДж. Электрическое взаимодействие обычно слабее, чем упругое. Для вакансий и междоузельных атомов в одновалентном металле на одном межатомном расстоянии от дислокации его энергия составляет примерно 0,0032 аДж, При повышении температуры последствия радиационного облучения снимаются отжнгом, причем этот процесс идет з несколько стадий. Для меди, облученной при температурах 4 ... 25 К,можно выделить несколько стадий.
Стадия 1 (до 70 К) характеризуется миграцией внедренных атомов к вакантным узлам кристаллической решетки, энергия активации этого процесса Я = 0,34 ... ... 0,4 Дж. На П стадии (от 70 до 220 К) происходит миграция свободных или ассоциированных внедренных атомов и освобождение их из прнмесных ловушек Я = 4,02 Дж. На П1 стадии. (от 220 до 300 К) сдвоенные межузельные атомы диссоциируют и, становясь одиночными, рекомбинируют с вакансиями (/ = 2,82 Дж.
На 1Ч стадии (от 300 до 450 К) происходит перемещение одиночных вакансий Я = 5,1 Дж. Ч стадия ( > 450 К) связана с разрушением комплексов дефектов в результате процессов самодиффузии. Для других металлов картина в целом аналогична, хотя температурные диапазоны стадий несколько выше. В результате радиационного облучения в полимерах могут происходить два процесса: радиационная деструкция и структурирование. Иногда этн процессы идут параллельно и характер, и степень изменении свойств полимера определяет преобладающий процесс. Устойчивостью к радиации обладают полимеры содержащие в своем составе фенильные радикалы СаН,-имеющие гетероциклическую структуру, некоторые карбоцепные и гетероцепные полимеры. Стойкость различных органических полимеров к радиационному излучению оценивается разрушающей дозой излучения.
К материалам 1 группы, деструктирующихся под действием разрушающей дозы 100... 10' Дж/кг относятся фторопласт-4, органическое стекло, полнхлорвинил, полинзобутилен. Такие полимеры как полиэтилен, капрон, полнстнрол, фенолформальдегндная смола, по. лиимнды структурируются под воздействием радиации и разру шающая доза составляет !О'...
!00 Дж/кг. Механические свойства полимеров, особенно ударная вязкость, после облучения обычно ухудшается. В то же время повышается бЕЕу бба баа С, еа уа-б уа-б а-б .у~у у ьь ь" юб ба-' (ба !аа у ба уга уаа уаФга-'' Рнс. М Ь Влияние чистотм поверхности Сплава МАЛ ! иа температурную аависнмссть снорссти сублимации Рнс. МО.
Прнведеннме температурм испарения металлов 'йагревостойкость полиэтилена от 105 до 130 'С, возрастает мейаа ническая прочность, диэлектрические свойства остаются стабиль. ными (рис. !09). Реакторный графит, использующийся как конструкционнЫй материал для атомных реакторов обладает малым сечением захната нейтронов и способностью замедлять их скорость, У керамики под действием облучения уменьшается плотность и увеличивается объем, снижается механическая прочность. Сильное действие оказывают быстрые нейтроны при интегральном потоке в !О" нейтрон/сме и выше; р- и у-излучения действуют незначительно, при этом происходит смещение атомов н ионизация, приводящая к разрыву связей. При облучении графита образуется более твердый и хрупкий материал с уменьшенной плотностью, теплопроводностью и т.
д. поскольку в решетке графика с увеличением оси с несколько уменьшается ось а. ь гегг ~~ уагг ч угар ьь ьь агу Убта МЕ СМП РЕ СЕМ ГЕ ВЕ Свис й 4. Глубокий вакуум Под действием глубокого вакуума происходит испарение металла, скорость которого описывается соотношением Лангмюра Ю = = (Р!с) ~/М~Т, где Р— давление паров металла; М вЂ” молекулярный вес металла в газообразном состоянии; Т вЂ” абсолютная температура; с — константа.
На рис. 1!О указаны приведенные температуры, при которых потери различных металлов из-за испарения составили за год 0,25 мм. Наиболее приемлемыми для использования в глубоком вакууме являются кобальт, никель, ниобий, тантал, молибден, вольфрам. Многие легирующие элементы, применяемые в сплавах, часто склонны к интенсивному испарению, однако скорость их испарения меньше, чем тех же элементов в чистом виде и подчиняется закону Рауля (отношение скорости испарения элемента в чистом виде к мольной фракции элемента в сплаве). Испарение элементов из сплава приводит сначала к образованию точечных дефектов, а затем и микропустотам, разупрочняющим материал. Устойчивый рельеф свободной поверхности отмечается только в случае термодинамического равновесия кристалла с газовой фазой.
Если это равновесие нарушено, то на границе раздела твердой и газовой фаз проходят процессы, направленные к установлению термодинамического равновесия, т. е. либо конденсация из паровой фазы, либо сублимация. Оба процесса сопровождаются образованием на свободной поверхности ступеней и изломов, Под ступенью следует понимать линию, ограничивающую участки поверхности кристалла, у которых уровни плоскостей отличаются на одно или несколько межатомных расстояний. При условии минимума свободной энергии Т = 0 К контур ступени будет гладким. При повышении температуры, с возрастанием вклада энтропии в сво-. бодную энергию контур ступени будет искривляться.
Близость поверхности отражается на линейных дефектах крна. сталлического строения, на характере их распределения. Одна из. Ето существенных черт дислокационной структуры поверхностных атомных слоев заключается в том, что имеющиеся в них дислокации во время высокотемпературного отжига подвергаются объемному перераспределению и располагаются нормально к свободной поверхности. Это явление обусловлено стремлением системы к уменьшению свободной энергии, связанной с дислокациями и малоугловыми границами.
Места выхода на свободную поверхность дислокационных «трубок» отличаются повышенным уровнем свободной энергии и повышенной скоростью сублимации или конденсации атомов из паровой фазы. Этн же места характеризуются несплошностью поверхностных пленок (оксидиых, нитридных и т.
д.) в случае их существования на свободной поверхности. Наличие на свободной поверхности ненасыщенных атомных связей приводит к изменению колебаний атомов. При этом частоты колебаний в приповерхностном слое будут меньшими, чем в объеме. В этом слое концентрация точечных дефектов кристаллического строения (вакансий) выше по сравнению с объемной. Установлено, что поверхность реального кристалла характеризуется наличием сложного электрического рельефа, т. е.
наличием областей — источников электрического поля. Эти поля обнаруживаются путем их взаимодействия с заряженными частицами коллоидных размеров. Плотность электрически активных центров равна 1Оев см '. Предполагается что, эти центры являются скоплением дефектов-вакансий, примесных атомов и их комплексов. Несовершенство поверхности металлов и сплавов является важнейшей предпосылкой объяснения механизма процесса сублимации. Атомы поверхностного слоя по разному связаны с атомами подповерхностного слоя, имеют неодинаковое количество соседей, что и обусловливает различие в величине сил межатомного сцепления. Влияние чистоты поверхности сплава магния МА-!! на скорость его сублимации в вакууме (0,133...
1,33 мкПа) представлено на рис. 1!1. Прямая ! построена расчетным путем и соответствует макси мальной скорости сублимации сплава в диапазоне 548... 673 К. Прямая 2 характеризует сублимацию с механически обработанной поверхности сплава, предварительно отожженного в вакууме при 773 К в течение 3 мин. Прямая 3 соответствует поверхности после злектролитической полировки и отожженной по тому же режиму, что и в предыдущем случае. По результатам скорость сублимации у образца 2 примерно в 6 раз выше, чем у образца 3, так как плотность дефектов поверхностного слоя после электролитической полировки уменьшается.
На процесс сублимации металлов значительно влияет поверхностная оксидная пленка металла. Пленка не является абсолютно плотной, а содержит различного рода микронесплошности. При изотермическом отжиге в вакууме атомы летучего компонента проникают через эти дефекты и покидают поверхность металла, создавая тем самым повышенную концентрацию вакансий в зоне дефекта. При коагуляции вакансий образуются микропоры на границе раздела металл — оксид, что приводит к отслоению и разрушению пленки, увеличению площади дефекта. При этом быстро испаряются атомы примесей, образуются микропоры, и еще более ускоряется процесс удаления пленки.
Полимеры (резины, пластмассы, стекла) используют в вакуумной технике для изготовления мембран, шлангов, смотровых окон, а также в качестве замазок, лаков, цементов. В одних случаях в вакууме свойства полимеров ухудшаются из-за процесса возгонки компонентов, в других случаях возгоняются вредные включения, что способствует улучшению показателей работы материала, Опасность возгонки заключается в загрязнении электрических контактов и других поверхностей, основные свойства которых зависят от степени их чистоты. Материалы неорганической природы стойки в вакууме. Известно, что стеклянные и керамические материалы являются основными деталями различных вакуумных аппаратов.
Для материалов, устойчивых в вакууме, одним из важных требований является низкая упругость паров. Этому требованию отвечают натуральные и полярные каучуки, кремнийорганические смолы — на их основе производят герметики. Из неметаллических материалов неорганической природы высокоустойчивы в вакууме минеральные стекла: кварцевые (содержащие 99,99 О4 610,); платиновые (щелочно-силикатные), вольфрамовые (боросиликатные), молибденовые, имеющие в ' своем составе меньшее по сравнению с другими составами стекол количество щелочных оксидов.
Низкой упругостью паров при повышенных температурах отличаются оксидная керамика на основе оксидов тория, бериллия, циркония и бескислородные керамики — силициды, бориды и карбиды металлов. 6 6. Соударение с твердыми частицами Метеоритная пыль представляет собой частицы, размер которых составляет доли микрона, движущиеся со скоростью от 11,1 до 73,4 м/с. При соударении с поверхностью частицы пыли постепенно разрушают ее, вызывая изменение оптических свойств и нарушая тепловой режим работы из-за увеличения шероховатости поверхности. При полете метеорита диаметром 3 мм со скоростью 6,33 м/с большая часть энергии метеорита переходит в тепло, и часть мишени, подверженная действию этого тепла, нагревается вплоть до температуры плавления.
Размеры области повреждения существенно превышают размеры метеорита. Суммарная потеря в толщине материала в результате метеоритной эрозии на больших высотах составляет за ! год менее 0,1 нм, при удалении же от Земли на несколько сотен километров она составляет уже около 20 нм за 1 год. Результаты эрозии проявляются в виде маленьких полусферических углублений диаметром около !О мкм„если пылевая частица плотная, и !00 мкм, если частица имеет рыхлую структуру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
