58. Дія випромінювання на метали

Метали представляють собою жорсткі кристалічні решітки атомів, чиї валентні електрони належать не конкретному атому, а скоріше частково заповненій енергетичній зоні (зоні провідності). Взаємодія випромінення з металом може визвати збудження зв”язаних електронів в атомах і їх перехід в зону провідності. При знятті збудження електрони повертаються на первісні енергетичні рівні, що приводить лише до незначної зміни температури мета-лу. Якщо опромінення γ-квантами і електронами слабко впливає на властиво-сті металу, то важкі частинки викликають серйозні ушкодження при взаємо-дії з атомами металу кристалічної решітки, що призводить до вибивання атомів з решітки. Зміщення атомів викликає багаточисельні зміни властивос-тей металу. Звичайно, зростає електричний опір, об”єм, твердість і границя міцності на розтягування або розрив і зменшуються щільність і пружність. Наприклад, опір міді зростає на 9 % після опромінення нейтронами з флюен-сом 6 10²⁰ нейтр./см², а пружність вуглецевої сталі зменшується на 50 % при опроміненні нейтронами з енергією 1 МеВ і флюенсом 5 10¹⁹ нейтр./см².

Мікрокристалічні властивості металів під дією опромінення частково змінюються. Якщо стальні сплави, які використовуються для корпусів сучасних реакторів, достатньо стійкі до опромінення (коли вони не містять домішок Cu, P i S), то нержаваіюча сталь (наприклад, яка містить 18 % Cr, 8 % Ni) при опромінення стає крихкою внаслідок утворення мікроскопічних гелієвих бульбашок в ре-зультаті реакцій (n, α) в ⁵⁴Fe і в домішках легких елементів (N, B і ін.). Це явище ще більш підси-люється при опромінення металічного урану в реакторах внаслідок утворення газоподібних продуктів розділу. В результаті такого радіаційного ефекту металічний уран неможливо використовувати в сучасних енергетичних реакторах, в яких досягаються високі дози випромінювання. Тому твели для енергетичних реакторів виготовляють із неметалічних сполук урану.

59. До хімії конструкційних матеріалів . Конструкційні матеріали – матеріали для виготовлення деталей машин і механізмів, які забезпечують механічну міцність деталей під дією експлуа-таційних навантажень. Найбільш розповсюджений матеріал для виготов-лення деталей сучасних машин і механізмів – метал. Основні ознаки металів:

* Наявність кристалічної решітки в твердому стані * Висока тепло- і електропроводність * Здатність до упругого і пластичного деформування * Зростання електричного опору при підвищенні температури * Характерний металічний блиск

В твердому тілі атоми можуть розташовуватись у просторі двома способами:

• Неупорядковане розташування атомів, коли вони не займають певного місця один відносно другого. Такі тіла називаються аморфними.Аморфні речовини мають формальні ознаки твер-дих тіл, тобто вони здатні зберігати постійні об”єм і форму. Але вони не мають певної тем-ператури плавління або кристалізації

• Упорядковане розташування атомів, коли вони займають у просторі цілком визначені місця. Такі речовини – кристалічні.

Атоми здійснюють відносно свого середнього положення коливання з частотою біля 10¹³ Гц, амплітуда яких пропорційна температурі. Завдяки упорядкованому розташуванню атомів у просторі, їх центри можна з”єднати умовними прямими лініями. Сукупність таких ліній, які перетинаються, представляє просторову решітку, яку називають кристалічною решіткою. Зовнішні електронні орбіти атомів стикаються, тому щільність упаковки атомів в кристалічній решітці досить велика. Кристалічні тверді тіла склада-ються із кристалічних зерен – кристалітів. В сусідніх зернах кристалічні решітки розвернуті відносно одна одної на деякий кут. В кристалітах дотри-мується близький і дальній порядки. Це означає наявність упорядкованого розташування і стабільності як оточуючих даний атом його найближчих сусідів (близький порядок), так і атомів, що знаходяться від нього на значних відстанях, майже до границь зерен (дальній порядок).    а)                                     б) Розташування атомів в кристалічній (а )і аморфній (б) речовині

Внаслідок дифузії окремі атоми можуть покидати свої місця в узлах криста-лічної решітки, але при цьому упорядкованість кристалічної будови в цілому не порушується. Всі метали є кристалічними тілами, які мають певний тип кристалічної решітки, що складається з малорухомих позитивно заряджених іонів, між якими рухаються вільні електрони (електронний газ). Такий тип структури називається металічним зв”язком. Тип решітки визначається фор-мою елементарного гометричного тіла, багаторазове повторювання якого по трьох просторових осях утворює решітку даного кристалічного тіла. 

а) Кубічна б) Об`ємно-центрована в) Гранецентрована г) Гексагональна (1 атом на комірку) кубічна (ОЦК) (2 атоми на кубічна (ГЦК) щільноупакована(ГЩ) ……. комірку) (4 атоми на комірку) (6 атомів на комірку)