词条 | 辐照效应 |
释义 | 辐照效应(radiation effects) 固体材料在中子,离子或电子以及γ射线辐照下所产生的一切现象。辐照会改变材料的微观结构,导致宏观尺寸和多种性质的变化,对核能技术或空间技术中使用的材料是个重要问题。在晶体中,辐照产生的各种缺陷一般称为辐照损伤。对于多数材料而言,主要是离位损伤。入射离子与材料中的原子核碰撞,一部分能量转换为靶原子的反冲动能,当此动能超过点阵位置的束缚能时,原子便可离位。最简单的辐照缺陷是孤立的点缺陷,如在金属中的弗仑克尔缺陷对(由一个点阵空位和一个间隙原子组成)。级联碰撞条件下,在约10 nm直径的体积内产生数百个空位和数百个间隙原子。若温度许可,间隙原子和空位可以彼此复合,或扩散到位错、晶界或表面等处而湮没,也可聚集成团或形成位错环。 一般地说,电子或质子照射产生孤立的点缺陷。而中等能量(10-100KeV)的重离子容易形成空位团及位错环,而中子产生的是两种缺陷兼有。当材料在较高温度受大剂量辐照时,离位损伤导致肿胀,长大等宏观变化。肿胀是由于体内均匀产生的空位和间隙原子流向某些漏(如位错)处的量不平衡所致,位错吸收间隙原子比空位多,过剩的空位聚成微孔洞,造成体积胀大而密度降低。辐照长大只有尺寸改变而无体积变化,仅在各向异性显著的材料中,由于形成位错环的择优取向而造成。离位损伤造成的种种微观缺陷显然会导致材料力学性能变化,如辐照硬化、脆化以及辐照蠕变等。辐照缺陷还引起增强扩散,并促使一系列由扩散控制或影响的过程加速进行,诸如溶解,沉淀,偏聚等,并往往导致非平衡态的实现。对于某些材料如高分子聚合物,陶瓷或硅酸盐等,另一类损伤,即电离损伤也很重要。入射粒子的另一部分能量转移给材料中的电子,使之激发或电离。这部分能量可导致健的断裂和辐照分解,相应的引起材料强度丧失,介电击穿强度下降等现象。 |
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