книги из ГПНТБ / Постников В.И. Исследование и контроль износа машин методом поверхностной активации

2. Основные параметры активации на циклотроне

Основные исследования, связанные с активацией образцов, проводили на циклотроне университетской серии Р-7, установ­ ленном в НИИЯФ МГУ, и циклотроне ФЭИ. Циклотрон НИИЯФ МГУ имеет диаметр полюсов электромагнита 120 см и ускоряет протоны, дейтроны и а-частицы до энергий соответст-'

К мишени прикрепляют два изолированных провода — один для замера силы тока пучка дейтронов, бомбардирующих образец, и другой для замера силы тока пучка дейтронов, бомбардирую­ щих кольцо и мишень. Ток замеряют двумя микроамперметра-

нику, установленному за магнитными линзами. Ток на пробнике составляет 7,5 мка. Ток пучка (для дейтронов) на образце со­ ставляет 0,95—1,0 мка, на кольце и мишени 6,5 мка.

Основные показатели, характеризующие активацию дейтро­ нами, приведены в табл. 1.

После окончания активации необходимо выдерживать ми­ шень для снижения уровня наведенной активности в экспери­ ментальном зале, в котором проводили активацию (выдержи­ вают около 60 мин).

После выдержки мишень через шлюз выводят из ионопровода, образец и деталь снимают с мишени и смазывают маслом, чтобы предохранить от коррозии.

1.1

Т а б л н ц а 1

Основные данные по активации в вакууме образцов на циклотроне Р-7

П р и м е ч а н и е . Средний ток пучка дейтронов на мишени н кольце 6,5 мка. Приведен­ ные данные соответствуют параметрам активации вставок и колец двигателя 5ДКРН-74/161-.

После измерения активности и составления паспорта образ­ цы и детали доставляют к месту исследования в соответствии с «Методикой», утвержденной Государственной союзной са­ нитарной инспекцией, в обычном порядке.

Аналогично проводят активацию деталей выведенным на воздух пучком заряженных частиц. (Типовые схемы активации: рассмотрены в гл. 5.)

§ 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ГЛУБИНЫ АКТИВАЦИИ

Теоретические исследования возможной глубины активации: для различного вида ускоренных заряженных частиц, имеющих

12

1. Исследование глубины активации различных металлов

измеряли различными мерительными устройствами чувствитель­ ностью до 0,1 мкм (интерферометрами, оптиметрами и др.).

рание несколько сот образцов из различных материалов, данные по которым приводятся ниже. (Более подробно эти вопросы рас­ смотрены при исследованиях по моделированию на образцах.)

13

лей машин или механизмов предварительно активировали и истирали образцы для проверки указанной зависимости — отно­ шения скорости счета от истираемого образца N к его первона­ чальной активности N0.

На рис. 3 представлены результаты исследования глубины активированного слоя при активации различных металлов дей­ тронами энергией 13,4 Мэв.

Анализ приведенных данных и данных, представленных в ра­ ботах [4, 5], позволяет сделать вывод о соответствии теоретиче­ ских данных и результатов экспериментальных исследований, представленных в табл. 2, что также подтверждается результа­ тами моделирования на многих других материалах.

Некоторое отклонение результатов эксперимента от теорети­ ческих данных, как правило, в сторону несколько меньшей глу­ бины активированного слоя объясняется значительным сниже­ нием активности в последних активированных слоях, где она доходит практически до нуля и не может быть зарегистрирована существующей аппаратурой.

2. Анализ методов получения заданных глубин активации

Сопоставление теоретических и экспериментальных данных (см. табл. 2) касается активации ускоренными заряженными ча­ стицами в вакууме.

15

300,

1

1 234567891011121314151617181920 22 24 Ел Энергия частиц,Мэв

Рис. 4. Уменьшение энергии ускоренных за­ ряженных частиц (протонов Ер, дейтронов Ed, а-частиц Еа) при прохождении через алюминиевую диафрагму.

циальных ускорителей, то снизить энергию заряженных частиц значительно проще.

Основной путь снижения энергии частиц — изменение режима работы циклотрона. Но если учесть,' что облучаемые детали имеют различные размеры и многие из них могут не поместиться

вшлюз циклотрона, то облучать их надо на воздухе, что связано

спотерей энергии частицами.

Пучок заряженных частиц выводить на воздух можно толь­ ко через диафрагму, исключающую возможность попадания в вакуумную камеру воздуха. Таким образом, имеется возмож­ ность за счет изменения толщины диафрагмы изменять энергию заряженных частиц (рис. 4).

Глубину активации можно уменьшить, изменив угол наклона облучаемых деталей по отношению к пучку заряженных частиц. Такой метод активации разработан для облучения внутренних

16

сплавов мы рассматриваем только с точки зрения глубины акти­ вации в зависимости от различных условий и энергии заряжен­ ных частиц, чем подтверждается целесообразность применения метода поверхностной активации для исследования износа инст­ румента и построения диаграммы скорость — стойкость.

Рис. 5. Зависимость изменения глубины акти­ вированного слоя от энергии заряженных ча­ стиц.

4. Исследование глубины активации заряженными частицами твердых сплавов

Одно из первых исследований, связанных с применимостью заряженных частиц для активации, — исследование по актива­ ции твердых сплавов. Работы, начатые в 1959 г. и продолжаю­ щиеся в настоящее время, показали возможность активации сплавов Т15К6, ВК-8 и целесообразность использования настоя­

Для облучения режущих твердосплавных пластинок на цик­ лотронах сконструировали две мишени, которые вводили в ка-

18

меру через шлюз со стороны баков. Конструкция мишени позво­ ляет прочно закреплять твердосплавную пластину и активи­ ровать только заранее выбранные участки поверхности пластин­ ки.

на графитовый и вольфрамовый экраны, в которых были сде­ ланы прорези, пропускавшие часть пучка на активируемую по­ верхность.

Данные о режимах активации и полученных активностях пластинок приведены в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Данные по активации пластин твердых сплавов

Дальнейшие исследования проводили по активации заряжен­ ными частицами в вакууме и на воздухе с использованием раз­ личных экранов перед выводом пучка. Исследовали также воз­ можность изменения глубины активации путем установки облу­ ченных пластин под различными углами.

Глубина активированного слоя в пластинах из твердого сплава, так же как и в предыдущих случаях, зависит от ряда факторов и в первую очередь от вида и энергии заряженных частиц.

Для определения возможности использования в практиче­ ских целях активации твердых сплавов ускоренными заряжен­ ными частицами исследовали распределение радиоактивных изотопов по глубине в зависимости от вида и энергии частиц, угла наклона облучаемой пластины к пучку заряженных частиц,

а также изменение характера наклона кривой вида — =/(Дб) при регистрации (3- и Y-излучений.

2* 19