Коэффициенты радиационно-стимулированной диффузии

Исследование массопереноса показало, что коэффициенты диффузии при облучении превосходят на несколько порядков коэффициенты термодиффузии. На диффузионной паре Fe-Zn экспериментально полученное значение коэффициента диффузии в условиях облучения оказалось на 4 порядка выше, по сравнению с необлученным образцом, выдержанным при той же температуре [²⁷].

Многослойные пленки Ag/Ni облучались ионами Ar с энергией 1 и 4 кэВ при комнатной температуре. Методом Оже-электронной спектроскопией изучено распределение Ag и Ni по глубине слоев в зависимости от времени облучения. По экспериментальным данным проведены оценки коэффициентов радиационно-стимулированной диффузии, которые на 6 порядков больше обычной диффузии [²⁸]. В таблице 4 представлены коэффициенты термической и радиационно-стимулированной диффузии для различных систем.

Таблица 4

Радиационно-стимулированная диффузия [Error: Reference source not found]

Система	Вид облучения	Е, МэВ	Тобл, С	Dтермич, 10-4 м2с-1	Dрадиац, 10-4 м2с-1	Ускорение диффузии	Лит. источник
Ag-110Ag	p	10	780	4.010-10	4.910-10	1	[29]
Au-198Au	n	1	150	3.010-37	2.310-16	1.310-27	[30]
Pb-212Pb		5.3	82	2.510-16	10-15	4	[31]
Al-Cu	Cu+	0.50	200	3.610-18	3.610-13	10	[32]
Al-Cu	n	>1	36	210-22	610-16	3.0106	[33]
Al-Au	n	>1	35	8.810-22	9.710-16	1.1106	[Error: Reference source not found]
Ag-212Pb		2.20	361	3.510-19	4.410-18	12.6	[34]
Cu-63Ni		2.30	210	2.210-22	1.210-18	5.5103	[35]
Cu-+Ni		0.5	350	8.210-18	1.210-14	1.5103	[Error: Reference source not found]
Ti-Ni+	Ni+	0.04	520	5.210-15	2.610-12	500	[36]

К сожалению в литературе слабо отражены коэффициенты радиационно-стимулированной диффузии при облучении пучками электронов.

Массоперенос в гомогенных системах при облучении пучком электронов [Error: Reference source not found]

В качестве гомогенных систем использовались образцы из железа (содержание примесей менее 0,001 ат. д.), стали 40Х, сплава 40ХНЮ, в состоянии промышленной поставки.

Облучение образцов сплава 40ХНЮ диаметром 18 мм и толщиной 6 мм проводились на вертикальном линейном ускорителе ЭЛУ-5-1-5. Энергия электронов составляла 3,75-4,5 МэВ, время облучения 10³ с и 10⁴ с. Температура образца находилась в пределах 540-570^о С.

Микрорентгеноспектральный анализ распределения элементов в образце после воздействия пучка электронов в течение 3·10³ с показал, что в нем произошло существенное перераспределение элементов. В образце возникают три области. Поверхностный слой толщиной 220 мкм по краю образца и 150 мкм в середине верхней поверхности, по боковой и тыльной стороне порядка 80 мкм стал содержать, 0,80-0,82 ат. д. алюминия, порядка 0,006-0,06ат.д. хрома, 0,05-0,06 ат. д. никеля (рисунок 12). Слой содержит повышенную концентрацию железа – до 0,0017 (исходная концентрация менее 0,0005 ат. д.). В этом слое образца встречаются также области с выделениями, в которых содержание хрома, никеля и алюминия находятся в пределах 0,25-0,35 ат. д., концентрация железа может достигать 0,03 ат. д., встречаются также выделения, в которых концентрация повышается до 0,10 ат. д.

В начале второй зоны, которая создается также по всему периметру образца, и общая ширина которой достигает 200-240 мкм, содержание хрома скачком поднимается до 0,44-0,46 ат. д., никеля до 0,51 ат. д., концентрация алюминия уменьшается до 0,004-0,008 ат. д.

В третьей зоне, охватывающей весь объем образца, концентрация алюминия повышается до 0,008-0,009 ат. д., соотношение концентраций никеля и хрома совпадает с первоначальным распределением.

Рис. 12. Распределение Al, Cr, Ni по глубине образца в сплаве 40ХНЮ после облучения электронами. Энергия электронов 3,75 МэВ, время облучения 3·10³ с, температура образца 600º С [Error: Reference source not found].

Исследовались распределения концентраций железа, никеля, хрома, титана и алюминия в поверхностном слое сплава 36НХТЮ, сформированные действием пучка электронов. Облучение проводилось при температурах образцов 500º С, 650º С, 800º С, 900º С в течение 3·10³ с и 10⁴ с.

На рисунке 13 приведено распределение элементов в образце после облучения пучком электронов с энергией 4,2 МэВ при температуре 550º С в течение 10⁴ с на поверхности образца сформировался слой толщиной 60 мкм, содержащий большое количество алюминия [Error: Reference source not found].

Рис. 13. Распределение элементов по глубине образца в сплаве 36НХТЮ после облучения. Средняя энергия электронов в пучке Е=3,75 МэВ, плотность тока j=0,5А/м², Т=550С, время облучения t=310³ c [Error: Reference source not found].