Радиационная физика, структура и прочность твердых тел (1320,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

УДК 539.21:539.1.043 ББК 22.37+22.38я73 Б81 Бондаренко Г. Г. Б81 Радиационная физика, структура и прочность твердых тел : учебное пособие / Г. Г. Бондаренко. — 2-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2020. — 465 с. — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-00101-912-1 Настоящее учебное пособие посвящено описанию физических основ взаимодействия высокоэнергетических излучений с веществом, сущности и закономерностям радиационно-индуцированных процессов, протекающих в облученных твердых телах, — образованию первичных структурных дефектов и их эволюции, фокусировке атомных столкновений и каналированию частиц, структурно-фазовым превращениям в сплавах, трансмутационным эффектам, электризации диэлектриков, распуханию, радиационному охрупчиванию и ползучести, ионному распылению, радиационному блистерингу и др. Особое внимание уделено созданию малоактивированных материалов, а также технологическим применениям радиационной обработки и модифицирования материалов. Для студентов, аспирантов и специалистов в области радиационной и космической физики, прикладной физики, физического материаловедения, наноматериалов и нанотехнологий, твердотельной и вакуумной электроники, наноэлектроники, экологических проблем радиационной безопасности. УДК 539.21:539.1.043 ББК 22.37+22.38я73 Деривативное издание на основе печатного аналога: Радиационная физика, структура и прочность твердых тел : учебное пособие / Г. Г. Бондаренко. — М. : Лаборатория знаний, 2016. — 462 с. : ил. — ISBN 978-5-906828-06-4. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-00101-912-1 ○c Лаборатория знаний, 2016

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ..................................................................................................................... 9 Глава 1. Общие представления о структурных дефектах в кристаллических твердых телах ................................................ 12 1.1. Точечные дефекты .................................................................................. 13 1.2. Дислокации ............................................................................................ 20 1.3. Границы зерен и субзерен ..................................................................... 29 1.4. Дефекты упаковки ................................................................................. 32 1.5. Стандартный тетраэдр Томпсона .......................................................... 37 1.6. Дислокация (барьер) Ломер—Коттрелла .............................................. 38 1.7. Тетраэдры дефектов упаковки ............................................................... 39 1.8. Трехмерные дефекты ............................................................................. 42 1.9. Примесные атмосферы.......................................................................... 43 Список литературы ..................................................................................... 44 Глава 2. Прочность и пластичность твердых тел ..................................... 46 2.1. Механические свойства и характеристики материалов (общие определения) ............................................................................ 46 2.2. Диаграммы напряжение—деформация ................................................ 48 2.3. Напряженное и деформированное состояния ..................................... 51 2.3.1. Тензор напряжений ..................................................................... 51 2.3.2. Тензор деформации .................................................................... 54 2.4. Упругие и релаксационные свойства твердых тел ................................ 60 2.4.1. Упругие свойства ......................................................................... 60 2.4.2. Релаксационные явления и свойства ......................................... 65 2.5. Эффект Баушингера .............................................................................. 75

Стр.4

4 Оглавление 2.6. Пластическая деформация материалов ................................................ 76 2.6.1. Пластическая деформация скольжением ................................... 77 2.6.2. Пластическая деформация двойникованием ............................. 80 2.7. Сверхпластичность ............................................................................... 83 2.8. Прочность, упрочнение и разупрочнение материалов ....................... 85 2.8.1. Теоретическая и реальная прочность материалов .................................................................................. 85 2.8.2. Деформационное упрочнение .................................................... 87 2.8.3. Деформационное старение ......................................................... 93 2.8.4. Движение дислокаций с порогами ............................................. 94 2.8.5. Упрочнение сплавов частицами второй фазы ............................................................................................ 95 2.9. Твердость и микротвердость ................................................................. 96 2.10. Особенности пластической деформации поликристаллических материалов ........................................................ 97 2.11. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металлов и сплавов ........................................................... 100 2.12. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированных металлов и сплавов .............................................. 102 2.13. Разрушение ........................................................................................... 106 2.14. Жаропрочность .....................................................................................118 2.15. Усталость и изнашивание .....................................................................125 2.15.1. Усталость ....................................................................................125 2.15.2. Изнашивание .............................................................................134 Список литературы .....................................................................................136 Глава 3. Общие закономерности радиационного дефектообразования в твердых телах ...............................................................................138 3.1. Этапы процесса радиационной повреждаемости твердых тел ...........................................................................................138 3.2. Определение энергии первично выбитого атома ................................139 3.3. Потенциалы взаимодействия .............................................................. 144 3.4. Сечение взаимодействия ......................................................................147 3.5. Каскад столкновений ...........................................................................152 3.5.1. Образование и развитие каскада ................................................152 3.5.2. Влияние эффектов фокусировки атомных столкновений и каналирования частиц в кристаллах на каскадную функцию ..............................................................155

Стр.5

Оглавление 5 3.5.3. Структура каскада .......................................................................157 3.5.4. Атермические перестройки в каскаде ....................................... 160 3.6. Энергетические потери движущихся частиц ......................................161 Список литературы ................................................................................... 166 Глава 4. Особенности взаимодействия различных видов ионизирующих излучений с твердыми телами ........................ 168 4.1. Нейтроны ............................................................................................. 168 4.2. Ускоренные ионы .................................................................................170 4.2.1. Образование атомных смещений ...............................................170 4.2.2. Пробеги ионов и профили их распределения в твердых телах. Влияние эффекта каналирования ...........................................................................172 4.2.3. Эффект теней (блокировки) .......................................................183 4.2.4. Дефектообразование и трекообразование в твердых телах при воздействии высокоэнергетических тяжелых ионов .....................................186 4.3. Высокоэнергетические электроны ..................................................... 199 4.4. Гамма-кванты ...................................................................................... 203 Список литературы ................................................................................... 209 Глава 5. Точечные радиационные дефекты и их скопления в облученных кристаллических материалах .............................210 5.1. Образование точечных радиационных дефектов и их скоплений .....................................................................................210 5.2. Исследование образования и поведения скоплений радиационных дефектов при облучении материалов в колонне высоковольтного электронного микроскопа .......................................................................................... 223 5.3. Отжиг радиационных дефектов .......................................................... 234 Список литературы ................................................................................... 238 Глава 6. Радиационно-индуцированные и радиационно-стимулированные процессы в твердых телах ............................................................ 240 6.1. Радиационно-стимулированная диффузия .........................................241 6.2. Ионное перемешивание и имплантация атомами отдачи ................................................................................................... 250 6.3. Эффект дальнодействия ...................................................................... 255

Стр.6

6 Оглавление 6.4. Процессы сегрегации и сепарации компонентов сплавов ................................................................................................. 264 6.4.1. Термическая поверхностная сегрегация (сегрегация Гиббса) ................................................................... 265 6.4.2. Радиационно-индуцированная сегрегация .............................. 267 6.4.3. Радиационно-индуцированная сепарация атомов в сплавах .........................................................................273 6.4.4. Потеющие сплавы .......................................................................274 6.5. Радиационно-индуцированные и радиационно-стимулированные структурно-фазовые изменения в сплавах ........................................ 284 6.6. Трансмутационные эффекты и ядерное легирование материалов ........................................................................................... 300 6.7. Радиационная электризация диэлектрических материалов ........................................................................................... 306 Список литературы ....................................................................................311 Глава 7. Радиационное распухание материалов ......................................313 7.1. Влияние различных факторов на процесс распухания ........................314 7.1.1. Влияние температуры облучения ................................................314 7.1.2. Влияние дозы облучения .............................................................316 7.1.3. Влияние скорости введения радиационных дефектов и типа бомбардирующих частиц ...............................319 7.1.4. Влияние дислокационной структуры ........................................ 321 7.1.5. Влияние двумерных дефектов .................................................... 323 7.1.6. Влияние напряженного состояния материала .......................... 325 7.1.7. Влияние газовых примесей ........................................................ 327 7.2. Образование решетки пор в структуре облученного материала ............................................................................................ 332 7.3. Пути подавления радиационного распухания материалов .......................................................................................... 334 Список литературы ................................................................................... 337 Глава 8. Влияние радиационного воздействия на прочность и пластичность твердых тел ......................................................... 339 8.1. Механизмы радиационного упрочнения ............................................ 341 8.2. Зависимость радиационного упрочнения от дозы облучения ............................................................................................ 344 8.3. Влияние температуры облучения и испытания материалов на радиационное упрочнение ........................................ 348

Стр.7

Оглавление 7 8.4. Низкотемпературное радиационное охрупчивание .......................... 353 8.5. Восстановление механических свойств облученных материалов при пострадиационном отжиге .......................................361 8.6. Высокотемпературное радиационное охрупчивание ........................ 363 Список литературы ................................................................................... 368 Глава 9. Радиационная ползучесть материалов ...................................... 370 9.1. Общее описание радиационной ползучести, влияние на нее различных факторов ................................................................ 370 9.2. Теоретические представления ............................................................ 376 Список литературы ................................................................................... 380 Глава 10. Распыление материалов при облучении ................................. 382 10.1. Введение ............................................................................................. 382 10.2. Теория распыления ........................................................................... 383 10.3. Коэффициент распыления и его зависимость от различных параметров ................................................................ 385 10.4. Преимущественное распыление ...................................................... 393 10.5. Ионное травление поверхности материала при распылении ............................................................................... 396 10.6. Распыление материалов под действием нейтронов ......................... 400 10.7. Химическое распыление ................................................................... 401 10.8. Радиационная эрозия материалов при образовании униполярных дуг .............................................................................. 408 Список литературы ................................................................................... 409 Глава 11. Радиационный блистеринг ..........................................................412 11.1. Введение ..............................................................................................412 11.2. Влияние различных факторов на блистеринг ...................................413 11.2.1. Влияние дозы облучения ........................................................413 11.2.2. Влияние энергии бомбардирующих ионов .......................... 420 11.2.3. Влияние температуры облучения ......................................... 421 11.2.4. Влияние кристаллографической ориентации мишени ................................................................................. 423 11.2.5. Влияние угла падения ионов ................................................. 424 11.2.6. Влияние термомеханической обработки материала ............................................................................. 424 11.2.7. Влияние напряженного состояния материала при облучении ...................................................................... 425

Стр.8

8 Оглавление 11.3. Особенности водородного блистеринга ........................................... 428 11.4. Синергетические эффекты ................................................................ 429 11.5. Влияние блистеринга на радиационно-стимулированное испарение материалов ..................................................................... 430 11.6. Теория блистеринга ........................................................................... 432 11.7. Способы подавления блистеринга .................................................... 437 11.8. Smart cut-технология создания КНИ-структур ................................ 439 Список литературы ................................................................................... 443 Глава 12. Малоактивируемые материалы ................................................ 445 12.1. Влияние различных факторов на активационные параметры МАМ .............................................................................. 445 12.2. Методы уменьшения наведенной радиоактивности конструкционных материалов ......................................................... 447 Список литературы ................................................................................... 452 Предметный указатель .................................................................................. 454

Стр.9