Металдардың қасиеттеріне сәулеленудің әсері

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 22 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

1. Реферат
3

2. Кіріспе
5

3. Мәселенің қойылуы 5

4. Металдардың қасиеттеріне сәулеленудің әсері 6

5. Металл ұнтақтарының пісіру мен кристалдану
процесіне электронды және гамма
сәулеленудің әсері 7

6. Радиациялық нүктелік ақаулардың шоғырлану
кинетикасы және металдардағы
диффузиялық процестер 14

7. Кинетикалық теңдеу және радиациялы-стимулды
диффузияның феноменологиялық моделі 16
8. .Қосақты аннигиляциялы нүктелік ақаулардың
комбинирлік механизмі 23
9. Стационарлы емес комбинирлі механизм 24
10. Нүктелік ақаулардың шоғырлану процесіне
беттік қабат әсерінің механизмдері 25
11. Қорытынды
27
12. Қолданылған әдебиеттер 27

ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

ФИЗИКА ФАКУЛЬТЕТІ

ҚАТТЫ ДЕНЕ ФИЗИКА КАФЕДРАСЫ

БІТІРУ ЖҰМЫСЫ

МЕТАЛДЫҢ БЕТ ҚАБАТЫНДАҒЫ НҮКТЕ ТҮРЛІ ДЕФЕКТЕРДЫҢ ШОҒЫРЛАНУ КИНЕТИКАСЫ

Орындаушы: бакалавриаттың

4-курс студенті
Жавгашева Ғ.А.

Ғылыми жетекшісі: ф.-м.ғ.к.
____________Алиев Б.А.

Норма тексеруші:
_______доц.Боранбаев
М.Ж.
“_____”_______
2002 ж.

Қорғауға жіберілді:
ҚДК меңгерушісі, профессор
____________Сарсенбинов Ш.Ш.
“_____””________”2002 ж.

АЛМАТЫ 2002

Реферат

Бітіру жұмысы беттен, кіріспе, 3 бөлім, қорытынды, қолданылған
әдебиеттер, 3 сурет, 1 кестеден тұрады
Бітіру жұмысының мақсаты: радиациялық физикада қарастырылатын маңызды
мәселелерінің бірі, майда дисперсиялық ұнтақтарын сәулелендірген кезде
пайда болатын құрылымның өзгерістері. Қазіргі кезде қатты дененің
радиациялық физика саласында істелініп жатқан ғылыми зерттеу жұмыстарына
қысқаша шолу жасау. Қарастырған мақалалардың негізінде бұл мәселенің
қазіргі күндегі зерттелу деңгейін сипаттау және сәулеленген ұнтақтардың
ішіндегі процестердің ерекшелігін көрсету.

КІРІСПЕ

Майда дисперсиялық металл ортада радиациялық эффекттерді зерттеу
қатты дененің радиациялық физика саласының көптеген іргелі мәселелерін
қамтиды. Олардың шешімдері радиациялы-стимулды металлургия процестерінің
беттік қабаттарының ролін және металдардың қасиеттерін, құрылымдардың
белгілі бір бағыттағы модификациясы бойынша әдістердің дамуын және де
қоспаларда радиациялық әсерінің қолдануларын түсіну үшін қажет. Майда
дисперсиялық металл ұнтақтары, керамика және қоспалар гетерогенді жүйеге
жатады, сонымен қатар, алдын-ала радиацияланған пісіру процесіне тиімді
әрекет ете алады және келесіде ұнтақталған металлургия әдісімен қайта
кристалданады. Тек қана ұнтақты металлургия әдісін пайдалана отырып,
құрылымдардың өзгерістері және дайын өнімнің қасиеттері өте мәнді болады
және де анағұрлым нәтижелі болып шықты, осы металдарда, қоспаларда және
керамикалық заттарда сәулелену әсерінен нәтиже пайда болуы мүмкін. Ұнтақты
металлургияда осыған байланысты әр түрлі деңгейдегі технологиялық
процестерде ерекше назар аударатынымыз, ақаулардың майда дисперсиялық
металл ортада электронды және гамма-сәулеленудің салдарынан және металл
құрылымдарының өзгерістерінің өзара байланысын алғашқы ақаулардың
жиналулары туралы ерекше қызығушылығын ұсынады.

Радиациялық ақаулардың алғашқы таралулары туралы мағлұматтары қатты
дененің сәулеленуі процесі кезінде бекітілген және олардың уақыт бойынша
дамуы кез-келген радиациялы-стимулды процестің қажетті шартының сипаты
болып табылады. Сондықтан көптеген жазылған еңбектерде радиациялық
ақаулардың жинақталу мәселесі кристалдардың көлемі және беттік қабаттарында
қарқынды зерттелінген.

Қазіргі уақытта қатты дененің радиациялы-стимулды диффузиясы
туралы мағлұматтар теория және тәжірибе жүзінде кеңінен жинақталған.
Кристалдағы ақаулы құрылымдардың дамуы радиациялық ақаулардың
концентрациясының және конфигурациясының өзгерісі уақытқа және
температураға тәуелді сәулелену кинетикасымен анықталады.

Мәселенің қойылуы

Мәселені болжамды радиацияны бекемді шешу және өңдеу әдісін белгілі
бір мақсатқа бағытталған модификациялық құрылымы және қасиеті қатты денені
иондалған сәулеленуді қажет ететін әдістің өркендеуіне қолданады. Ақаудың
эволюциясының құрылымын сәулеленген кристалдарды сипаттауын эффектің
көлемін және беттігін есепке алады.
Қажетті қабатпен сипаттау кинетикалық болып табылады. Шоғырланған
радиациялық ақаулар тәуелді және қуатты мөлшерде сәулеленеді. Кинетикалық
теңдеу радиациялық ақаулар үшін, соның ішінде көптеген жұмыстарда (1,2( әр
түрлі шарттағы сәулеленуді қалыптастыруға қолданылған. Нүктелік ақаулардың
концентрациясында бұдан да басқа көрсетілген процестерде ұнтақтың
түйіршігіндегі ақаудың құрылымын өзгеруін зерттеу қажет. Металл ұнтақтарын
пісіру процесі кезінде сәулеленуін қарастыру өте маңызды.

1. Металдардың қасиеттеріне сәулеленудің әсері

Қарапайым феноменологиялық моделдер идеалданған меншікті жағдайлар
үшін өзара әрекеттесуі радиацияланған нүктелік ақаулардың генетикалық
ақаулы торларымен құрылған. Радиациялы ақаулардың таралу концентрациясын
жуықтап есептеуін және радиациялы-стимулды диффузияның коэффиценттерін
өндіруге мүмкіндік жасайды. Көптеген еңбектердегі осындай моделдерді
ескере отырып кристалдардағы ақаулардың құрылымдарының нақты ерекшеліктері,
ақаудың жиындарының пайда болуы және ыдырауы олардың қоспаларымен өзара
әсерлесуі және бетке әсері күрделенеді. Осының нәтижесінде алынған
теңдеулер жүйесін радиациалық ақаулардың шоғырлануын математикалық түрде
сипаттау қиын, сондықтан көптеген жұмыстардың авторлары сандық мәндерді алу
үшін сандық әдістерді қолданады немесе талдауды жеңілдетуге әрекет жасайды,
сонымен қатар дәлелдегенде қосымша физикалық жуықтауды қолданады. Осындай
жүйеде сапалы талдаудың болмауы және аналитикалық шешімдердің жалпы
жеткіліктілігі қатты денеде әртүрлі кластарға және кең диапазонда шартты
радиациялық тәжірибеде қолданатын, жалпы заңдылықтарда радиациялы-стимулды
диффузияны жүйелеп, баяндауға мүмкіндік бермейді және материалдарда арнаулы
жүйенің өзгерісі кезінде құрылымды сипаттамасын және сәулелену шартының
эволюциясының бағытын бақылайды.
Бұл радиациалды-стимулды процестер көлемде қалай ақса, кристалдың
беткі қабатында ерекшелігі солай болады, майда дисперсиялы кристалл ортада,
олардың құрылымдарының өзгерісі және сәулелену кезінде беткі эффекттері
маңызды роль атқарады.
Теңдеулердің егжей-тегжейлі сапалық талдауы кристалдардың
сәулеленуі кезінде ақаулардың шоғырлану кинетикасын нақтылы сипаттайды.
Сонымен қатар, осындай бағалаулардың негізінде әртүрлі радиациялық
әсерлердің механизмін тереңінен түсінуге мүмкіндік берер еді. Бұлардың өзі
радиациялық физиканың маңызды есептерінің бірі болып отыр.
Осындай талдаулардың маңыздылығы гетерогенді қатты денелі жүйенің
компоненті ақаулы құрылымдардың физикалық қасиеттерінің өзгерісіне
көзқарасын салыстырғанда болмашы тікелей әсер береді.
Сәулеленуінен кейінгі жоғарғы энергиялы бөлшектердің ықпалы
радикалды түрде фазалы құрылымдарға ауысуға және радиациялық өңдеу орнына
бейім.
Сондықтан, радиациялық ақаулардың шоғырлану кинетикасы
технологиялық процестерде радиациялық өңдеулерді қолданатын металдардың
ұнтақтары сәулелену шарттары оптимизациясымен тікелей байланысты.

2. Металл ұнтақтарының пісіру мен кристалдану процесіне электронды және
гамма сәулеленудің әсері

Жоғарғы энергиялы бөлшектердің шоғымен, бөлшектердің күйінің
құрылымының өзгерісін ұнтақ материалды өңдеуге болады, немесе технологиялық
мақсаттарда қолданылуы мүмкін.
Көптеген тәжірибелердің көрсетуі (3,4,5(, ұнтақталған материалдардың
сәулеленуі, 2-5 МэВ энергиялы электрондар мен (-сәулеленулер ұнтақтардың
күйінің өзгеруіне әкеледі. Осы өзгерулер ұнтақты материалдарды өңдеудің
нәтижесінде пайда болады және барлық деңгейдегі процестің түйісу
аралығындағы пісірілген бөлшектермен металлургиялық ұнтақтың кристалдары
пайда болу дәнегі негізінде жатады. Металдардың сәулелену шоғы, жоғарғы
энергиялық бөлшектерді реттелген немесе реттелмеген (1( құрылымын
технологиялық мақсатта қолдануы мүмкін. Энергиясы бірнеше МэВ электронды
және (- сәулеленулер бірқатар технологиялық практикада қолдануға қолайлы,
ондай сәулелену көздері өндірістегі электронның үдеткіші болып табылады.
Электрондардың сәулеленуі және ауыр бөлшектердің сәулеленуі нәтижесінде
реттелген материалдардағы радиациялық бүліну сипатымен анықталады.
Энергиясы бірнеше МэВ болған электрондармен сәулелендірген кезде,
кристалдың атомдарына берілген энергия табалдырық ығысу энергиясынан
шамамен артықтау болады. Практиканың нәтижесінде кристалдарда барлық
ақаулар электронды сәулелену кезінде изотермдік вакансия және түйін аралық
атом болып бірқалыпты таралады. Мысалы: егер электронның әрекетін және
нейтрондық сәулеленуін металда салыстырсақ, онда электр кедергісінің
сәулеленуі кезінде төменгі тепературада бір электронға, бір нейтронға
жуықтауын бірдей байқауға болады. Бұл дегеніміз, концентрациясы оқшауланған
нүктелік ақауларға тең, электрон және нейтрон ағынымен жуықтағанда бірдей
болып табылады. Қазіргі уақытта белгілі радиациялық ақаулардың ортақ
концентрациясын бір жедел нейтроннан құралуы жуықтап алғанда, электрондық
сәулеге қарағанда артық (6(. Сондықтан, нейтрондық сәулелену, радиациялық
ақаудың негізгі топтау салмағының жиналуы радиациялық реттеуге қатыса
алады.
Осымен, электронды сәулелену термді, деформациялық, плазма-химиялық
және басқа да өңдеу түрлерімен үйлесуі металл құрылымы мен қасиетінің
радиациялық модификациялау мақсатына қолданады.
Егер металдар мен ерітінділерді тікелей сәулелендірмей, оларды алу
үшін қолданған бастапқы өнімді сәулелендірсек, байқалған эффекттер бұдан да
маңызды болуына қол жеткізуі мүмкін.
Осы бағыттағы жұмыс 1975 жылға негізделген. Жұмыс кезінде қызықты
әсердің, (7( қатты әсер ету арқылы ұнтақтық металлургия тежеулі (-сәулелену
электрондарынан 2 МэВ энергиялы вольфрамның құрылымы мен қасиеті табылған
болатын. Сәулеленген ұнтақтар металлургиялық ұнтақ әдісімен табылған. Тұз
және вольфрам оксиді осы тәжірибеде бастапқы материал болып табылады.
Ұнтақтық металлургияда сәулеленгеннен кейін тежегіш (-сәулеленумен
электрондық ұнтақта үдеткіш ортадағы сутегі дәстүрлі әдісінде нығыздалды
және пісірілді. Радиациялық ұнтақ өңдеуді қолдану жоғарғы сападағы вольфрам
галогенді ұсақ өнімді құрылым алуына мүмкіндік береді. Жоғарғы күштілігіне
және тозығы тұрақтылығына ие болды.
Тәжірибелік зерттеулер, бұл стабилді жақсы алғырлы әсері көптеген
металды ұнтақтарды қарастырғанда әмбебап болатынын көрсетті (8,3(.
Тәжірибелер қарапайым классикалық схема бойынша металды алуға және ұнтақты
металлургиядағы керамикалық материалдарды алуға жүргізілді. Майда
дисперсиялы ұнтақтар 10 тоннасм2 қысымда тығыздалады және алынған тығыздау
вакуумде немесе рекристалдану температурасы кезінде қайта қалыптандыру
ортасында күйдіріледі. Алдын-ала өңделген ұнтақтардың тығыздалған шоқта
пісіру (-сәулеленулер кең таралған металдар, қоспалар (вольфрам, необий,
сталь, молибден, тантал, армко темір, медь) және әр түрлі бастапқы
ұнтақтардың құрамында әр түрлі деңгейде қолданады.
Осы тәжірибелік зерттеулердің негізгі тұжырымдары мынада: құрылымның
әлдеқайда жақсаруы механикалық және басқа да химия, физикалық қасиеттерді
барлық зерттелген материалдарды бірдей режимде, бастапқы ұнтақтың
өңдеулерін сәулеленулердің салыстырмалы аз технологиясында тиімді шамада
қолданылады.
Радиациациялық өңдеулерді қолдана отырып алынған үлгілерде үлкен
қуыстар болмайды. Әдеттегі технологиялармен дайындалған ұнтақтардағы
қуыстар радиациялық әдістермен алынған ұнтақтардың қуыстарына қарағанда,
қуыстардың өлшемі 4-5 есе азаяды. Осындай гомогенді дәнек құрылымы
радиациялы- модификациялық металды заттарда, олардың қайта кристалдануын
азайтады. Тозықты және қызметті өнімнің мерзімінің үлкейуіне әкеледі.
Радиациалы-модифициалық моделде (-темірді температуралық және амплитудалық
ішкі үйкелістің тәуелділігін зерттеуде және вольфрамға, алюминиге (4(,
ториді легирленген металлдарда механикалық қасиеттерін әлсіретуші химиялық
байланыстардың бар болуын көрсетті. Айта кететін қызықты жағдай, соңғы
өнімнің құрылымының жақсаруы аналогиялық эффектте және ыстыққа төзімді
керамиканы алғанда радиациялық ұнтақты өңдеу нәтижесінде байқалады.
Радиациялық ұнтақтарды өңдеуге асқын өткізгіштерде керамикаларды (-(а-Сu-О
(9( алғанда температураны 100С-ге көтереді және кристалды құрылымның
үлгісін өзгертпей, керамиканың электрлі кедергісін 100 есе ұлғаюына
әкеледі.
Осының нәтижесінде жоғарғы сапалы өткелдің фонына дыбыстың қатынасы
өтеді, сондықтан ИҚ-сезімталдың датчиктерді өңдеуден өткізген осы түрдегі
материалдарды қолдану мүмкіндіктері пайда болды. Радиациялық модификациялық
металдардағы құрылымдардың өзгерісі кестеде көрсетілген сипаттамалары
олардың эксплутациялық қасиеттері анағұрлым жақсарған.
Кесте 1.
Радиациялы-модификациялық металдардың қасиеттерінің өзгерісі
Тығыздықтың ұлғаюы, ( 8-11
Дәнектердің мөлшерінің азаюы 4-5 есе
Үзіліске байланысты мықтылықтың өсуі 30-45
Коррозияның беріктігінің өсуі (тот баспайтын болат) 2-2,5 есе
Пісіру температурасының азаюы, ( 20
Пісіру уақытының азаюы 1,5-2 есе
Ұнтақтарды нығыздаушы қысымның азаюы, ( 15-20

1-кестеде көріп отырғанымыздай металдардың және қоспалардың радиациялау
модификацияларының тығыздықтары 8-10( өседі. Құйылған үлгілерінің
тығыздықтарына жуық. Өндірістік сынақтар радиациялық техноглогиямен
дайындалған вольфрамды сымдардың диаметрі 0.1 мм-ге созылғанда екі
үзілістің арасы сыммен салыстырғанда 1 есе өседі, сым әдетте ұнтақты
металлургия әдісімен дайындалған. Радиациялық модификациялық вольфрамнан
жасалған өнімнің жарамды уақыты 2-2.5 есе өседі. Үзіліс кернеуінің
бірнегізді кездегі моделдердің созылуы радиациялық өңдеудің көмегімен
алынған режимнен тәуелді 30-45( өседі.

Сурет 1. (-темірдің а) дәстүрлі және в) радиациялық технологияда алынған
микро құрылымдық келбеті

Сурет 2. Вольфрамның а) дәстүрлі және в) радиациялық технологияда алынған
микро құрылымдық келбеті

Сурет 3. а) дәстүрлі және в) радиациялық құрылымның ыстыққа төзімді
керамикада алынған әдісі

Радиациялы-модификацияланған темір мен болаттың коррозиялық беріктігі
2-2,5 есе өседі. Пісірудің технологиялық шартын радиациялық өңдеуде
қолдануын формаланған кездегі ұнтақтың нығыздылығын және пісіру уақытын,
температурасын төмендетуді жақсартуға көмектеседі. Сонда қойылған режимде
радиацияланған өңдеудің нәтижесінде тот баспайтын болат ұнтақтың пісіру
уақыты 12000С –9500С азаяды.
Барлық жан-жақты тексерілген металдардың электрондары және (-
сәулеленуі ұнтақтық материалдарға әсер ету нәтижесі байқалған. Қайта
кристалдану және пісіру сәулеленген ортада ұсақ дисперсиялық металдың ортақ
құрылымдық электронды және (-сәулеленуде энергиясы шамамен 1 МэВ болатыны
белгілі. Негізінде нүктелік ақаулардың пайда болуын және олардың қарапайым
жинақтарын пісіру температурасынан анағұрлым кіші температура кезінде
күйдіріледі. Басқаша айтатын болсақ, металдардың пайда болу құрылымының
айырмашылығы дәстүрлі және радиациялы
технологияда жасалыну, пісіру процестері және қайта кристалданулар осы
моделде әр түрлі ағатыны жайлы айтылды.
Осы айырмашылықтардың енгізілген сәулеленумен фазалық құрылым күйінің
өзгеруімен және майда дисперсиялық бөлшектің химиялық құрамымен байланысты
болуы мүмкін. Радиациалық ақаудың таралуы алғашқы механизмге әсері
анықталмаған, бірақта осы процестердің толық талдануы жеткіліксіз. Ұнтақты
металлургияны қалыптастыруға дейінгі металдың құрылымы немесе ерітіндісі
технологияның өнімі болып табылады. Ұнтақтың түйіршігі алдағы құрылымның
жаңа дамуына дара бөлшектермен ұнтақты тығыздағанда түйісуі кезінде
арасында әсер пайда болады.
Радиациялық өңдеуді майда дисперциялық бөлшекте қойылған шарттармен
жаңару бағытындағы жүйені бекітуге болады, радиациялық ақаудың және олардың
алғашқы таралуын кинетикалық шоғырланудың сипатталынуын анықтауға әкеледі.
Радиациялық ақаулардың кинетикалық шоғырлануы мен анықталатынын сипаттайтын
және алғашқы таралуларға әкелетін алдағы уақытта ұнтақ өндейтін процесс
барлығында маңызды роль атқарады. Мұндай байланыстарды толық зерттегенде
майда дисперсиялық бөлшектердің құрылымында пісуі және қайта
кристалдануында өте қолайлы болады. Радиациялық өңдеудің оптималды режимді
тұрақтандырғанда осындай құрылымдардың пайда болуына әкеледі.

3. Радиациялық нүктелік ақаулардың шоғырлану кинетикасы және металдардағы
диффузиялық процестер

Шоғырлану заңдылықтарын және радиациялық ақаулардың таралуын білу,
радиациялы-стимулды процестердің және қатты дененің ақаулық құрылымының
эволюциясының сипаттамасы негізінде жатыр. Сондықтан кристалдардың
сәулелену нәтижесіндегі ақаулардың шоғырлану кинетикасының мәселелері
көптеген теориялық (1,2( және тәжірибелік (8,5( жұмыстарында зерттелген.
Құбылыстардың күрделілігі мен көп түрлілігіне қарай бастапқы ақаулы
құрылымның және материалдың сәулелену шартынан тәуелді радиациялық
ақаулардың концентрациясының өзгертуіне әкеледі. Радиациялық ақаулардың
шоғырлануын сипаттаудың ең қарапайым жолы – ол термодинамиканың тепе-
теңсіздігі мен диффузияның макроскопиялық теориясының ортақ принциптерінің
негізінде феноменологиялық моделдерді құру. Микроскопиялық талдау шарты
бойынша немесе радиациялық ақаулардың және кристалл құрылымының ақауларының
параметрін диффузиялық сипаттаманың қозғалысын тәжірибеде анықтау. Осындай
моделдер талдауда және болжамдарда бар мәліметтердің алғашқы шоғырланудың
радиациялық ақауларында мүмкіндігін ашты және кейінгі эволюциялық ақаулы
кристалл жүйесі сәулеленуден кейін арнайы қолданылады.
Негізінде бұл тәсіл радиациялы-стимулды процесте майда дисперсиялы
метал ортада зерттелгенде қолданылады.

1. ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.