Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Зависимость отиоситель"ой тецлоироводиоети (Ао исходная тецлоцроводиость) оксида бериллия от флюеиса быстрых нейтронов при цлотиости образцов 2,7-2,9 (/), 2,8-3,0 (2) и 2,9-3,0 г/см (3) и температуре облучения 40-140 'С 117] 431 Облучение приводит к росту скорости ползучести оксида бериллия, Наблюдается релаксация напряжений в образцах, облучаемых при 500-700 С, что объясняется наступающей в этих условиях ползучестью. Мвгинй и его сплавы.
Сплавы магния яв- <~ /~~ % ляются низкотемпературными (температура плавления магния 650 С) конструкционными материалами, коррозионно-стойкимн на воздухе и в о среде углекислого газа (до - 400 С), но имеющими низкое сопротивление коррозии в водной среде, жидкометаллическом натрии н эвтектиках Мк — )ча и Мл — К. По ядерным свойствам магний уступает лишь бериллию. Его существенным не- 50 25 достатком является высокое термическое сопротивление. ТецлОпроводность магния и его сплавов (при 20 С Х = 63...171 Вт/(м С)) более чем в 100 раз ниже, чем сплавов алюминия. При температурах ниже 500 С в среде углекислого газа сплавы магния показали хорошую радиационную стойкость: при флюенсе нейтро- 2З 2 нов до 10 нейтр./м никаких существенных радиационных дефектов (распухания, радиационной ползучести, изменения прочности н пластичности) не наблюдалось. оеав/пеев, % 50 50 0 0,1 0,2 0,6 1,0 Г.10, нейтр./м2 0 1 2 3 4 б Г 10, пейтр./мз Рис.
6.7. Зависимость относигель. ной прочности ВеО прн растяжении от флвенса прн плотности образцов 2,6-2,85 г/см н температуре з облучения 100 С (/) н 350-400 С (2) 1171 432 О 0,2 0,5 1 2 4 Г.10™, нейтр./м2 Рис.6.6. Зависимость относитель ной прочносгн ВеО прн сжатии от флюенса нейтронов прн плотности образцов 2,99-3,0 (/~, 2,5 (2), 3,0 (3) н 2,7-2,8 (4) г/см: /, 2 — образцы, облученные прн 100 С; У, 4 — образцы, облученные н обожженные нрн ! 300 С в теченне 24 ч(! 7] Рнс.
6.8. Зависимость относительной прочности ВеО прн изгибе ог флюенса прн плотности образцов з 2,8-2,9 г/см н температуре обл)ьченнл!00 С[Щ Цирконий н его сплавы. Сплавы циркония получили широкое распространение благодаря своей высокой механической прочности при повышенных температурах, хорошей коррозионной стойкости в воде и паре, технологичности. По ядерным параметрам цирконий является третьим после бериллия и магниа элементом. Низкая теплопроводность циркония (при 20 С Х = 18 Вт/(м С)) компенсируется относительно низким тепловым расширением.
Невысокая коррозионная стойкость при высоких температурах н относительная дороговизна сдерживают применение сплавов циркония. Таблица 6. 16. Результаты испытания ив пелзучесть труб из сплввев иирквлей-2 и Н-2,5 (10] ' Плотность потока быстрых нейтронов. честь уменьшается, что объясняется быстрым отжигом радиационных дефектов, однако прн этом возрастает и становится определяющей термическая ползучесть. Результаты испытаний сплавов цвркалой-2, содержащего, % (мас.): 1,2-1,7 Зп; 0,07-0,2 Ре; 0,05 — 0,15 Сг; 0,03-0,08 И1; 0,03 — 0,08 Х; 0,01 О, остальное Ег, и Н-2,5 (Ъ'+2,5 % ХЬ), представлены в табл. 6.76. Нейтронное облучение увеличивает скорость ползучести холоднодеформ про в ам ного цирк алов-2 при 200-350 С на порядок и более.
Скорость ползу- чести холоднодеформированного сплава Н-2,5 воз- 10 т 250 300 350 г, 'С Рис. бЭ. Зависимость скоросж повзучестн сплава нирваной-2 от температуры прн облучении в пегове быстрых нейтронов плотностью (5-9) 1О нейтр./(м с) прн с, равном 210(1) н 140 МПв(2) [101 растает в меньшей степени. Прн 340 — 350 С у циркалоя-2 наблюдается резкое увеличение скорости ползучестн (рис. 6.9). Образцы были подвергнуты холодной пластической деформации на 15-20 %. 433 В потоке быстрых нейтронов наблюдаются радиационный рост и радиационная ползучесть сплавов циркония, существенные в температурном интервале 180-530 С. С увеличением температуры от 300 до 400 С влияние нейтронного облучения на ползу- Ьр7р; % 10 70 0,1 1 100 т ч О О! 1О 1ОО 1000 1Я' 10 2, нейтрЛР Рис.
бЛО. Радиационное распухание алюминия н сплавов в зависимости от флюенса нейтронов при температуре облучения 50-60 С !191: 1 — 99,9999 'Ь А1; 2 — сплав 1!00 (алюминий промапплениой чистотм1; 3-сплав 6061 (А!+0,7% ИВ+0,4% йй Рис. бЛ1. Изменение предела длительной прочности алюминиевогоо сплава! 1ОО: 1, 2 — после облучения при !00 н !50 С соответственно; 3„4 — в ис- ходном состоянии прн !00 и !50 С соответственно 1191 Алюминий и его сплавы.
Основными радиационными дефектами для сплавов алюминия являются радиационное распухание и увеличение предела длительной прочности. Радиационное распухание обусловлено реакциями взаимодействии быстрых нейтронов с ядрами алюминия, при которых образуются кремний, водород и гелий. Влияние флюенса нейтронов с Е > 0,1 МэВ на относительное изменение объема сплавов алюминия приведено на рис.
6.10. Длительная прочность алюминиевого сплава 1100 после об- 26 2 лучения нейтронами с флюенсом (0,7-11) 10 нейтр./м возрастает (рнс. 6.11), что является следствием радиационного упрочнения материала. Прочностные и пластические свойства сплава 1! ОО в зависимости от флюенса нейтронов с Е > 1 МэВ приведены на рис. 6.12.
Значительные дозы облучения не приводят к радикальному изменению механических свойств. Аустеиитные коррозиоине-стойкие стали н никелевые сплавы. Потоки быстрых нейтронов вызывают в аустеннтных коррозионно-стойких сталях и никелевых сплавах изменение механических свойств, радиационное распухание и радиационную ползу- честь. На рис. 6.13 приведены данные о влиянии флюенса быстрых нейтронов и температуры облучения на механические свойства аустенитных сталей.
Это изменение, осо- 25 2 е бенно заметное при флюенсе более 5.10 нейтр./м и температурах выше 500 С, называется высокотемпературным радиационным охрупчиванием (ВТРО). Явление ВТРО сопровождается значительным снижением пластичности (полное удлинение при разрыве может достиппь лишь 0,1 %) и повышением предела текучести материала. Длительная прочность, сопротивление усталости н сопротивление ползучестн прн этом также существенно уменьшаются (до половины исходного значения у сталей типа 12Х18Н9). о,; оо,2, МПв 50 О О,З 2,4 4,0 Р.10-26 й У 2 О О,З 2,4 4,0 .р 10-26, й рЛ 2 б Рнс.
6.12. Зависимость показателей прочности (а) н пластичности (б) сплава 1100 от флюенсв нейтронов (19) Объясняется ВТРО радиационным стимулированием изменений свойств на границах зерен, приводящих к образованию трещин. Лучшей сопротивляемостью ВТРО обладают аустенитные стали, легированные молибденом и ниобнем, например ОХ1бН15МЗБ. Однако это улучшение имеет место при ограниченном флюенсе нейтронов.
Так, оболочки ТВЭЛ из стали ОХ16Н 15МЗБ имеют при 700 С относительное удлинение всего около О,З % при флюенсе З,5 10 нейтр./м . Повысить остаточную пласпяность и прочность 2 при высоком флюенсе быстрых нейтронов можно легированием аустеннтных коррознонно-стойких сталей титаном, бором, кремнием. Малую склонность к ВТРО имеют стали ферритного и мартенситного классов. 26 Радиационное распухание проявляется при флюенсе более 10 нейтр./и в интервале температур облучения 0,3-0,55 Т металла, что обычно соответствует рабочему диапазону конструкционного материала.
Для аустенитных коррозионно-стойких сталей радиационное распухание может достигать большйх значениИ вЂ” (30-40) % при флюенсе 10 2 0 2 4 б Р'.10 26, нейтр.~м2 0 2 4 б Р 10 26, нейтрЛИ Рнс. 6.13. Влияние облучения нв предел текучести (а) н относительное удлинение (б) стали ОЗХ1ЗН10 прн различных темнервтурвх облучения 1Щ ЬУ/У, % 20 16 1 5 9 13 17 Р10-26 й / 2 Рис.
6Л4. Влияние облучения па ралиациоиое распухание сталей [411: / — 08Х!8Н!ОТ; 2 — ОЗХ!6Н!5МЗБ; 3-ОХ16Н15МЗБ (мояпфпппромппм); 4- !2Х!3 ЗУ/У % 0 500 600 г юС Рие. 6Л5. Влияние температуры на раянацнояое распухание сталей и сплавов 141]: / — феррптпал сталь; 2 — высоаоппмло. вые сплавы; 3 — сталь тапа 08 17Н ! ЗМ2Т тенитнм аорраеиопно-стевам ыолпфнпироааннм сталь (1,5-2,5) 10 иейтр./м . Механизм распухания зт объясняется накоплением в процессе облучения избыточных вакансий и зарождением в металле вакансионных скоплений, имеющих вид сферических микропор.
Центрами зарождения пор являются атомы примесей, атомы гелия, образующе- гося при взаимодействии нейтронов с никелем, хромом, железом. На рис. 6.14 и 6.15 приведены зависимости радиационного распухания некоторых сталей и сплавов от флюенса быстрых нейтронов и температуры. Действенным дополнительным средством, уменьшающим распухание аустенитных сталей, является поверхностный наклеп материала в результате деформации изделия при комнатной темпе~!атуре.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
