Влияние облучения на механические свойства материалов

Облучение оказывает существенное влияние на механические свойства конструкционных материалов. Их изменение в значительной степени определяется характером взаимодействия дислокационной структуры материала со сложным комплексом возникающих радиационных дефектов.

По мере накопления радиационных повреждений твердость материала растет, заметно увеличивается предел текучести и в меньшей степени временное сопротивление. Значения предела текучести и временного сопротивления сближаются, а относительное удлинение и ударная вязкость снижаются, что свидетельствует об охрупчивании материала. Кроме этих изменений происходит повышение критической температуры хрупкости – сдвиг ее в область более высоких температур на 150-200 ⁰С. Эффект радиационного упрочнения наблюдается во всех нержавеющих сталях аустенитного класса и высоконикелевых сплавах. В результате облучения повышаются прочностные и сближаются пластические свойства этих материалов при температурах испытаний до 350-400 ⁰С. При температурах испытания свыше 500 ⁰С прочностные характеристики восстанавливаются, однако пластичность этих материалов резко снижается. Этот эффект получил название высокотемпературного радиационного охрупчивания хромоникелевых сталей и высоконикелевых сплавов.

Облучение существенно активизирует коррозионные процессы в металлах за счет радиолизного эффекта. При температуре около 300 ⁰С скорость коррозии перлитных и нержавеющих сталей, сплавов циркония при облучении возрастает в 1,2-4,4 раза.

Наиболее стойкие против высокотемпературного радиационного охрупчивания являются стали, легированные молибденом, ниобием и бором.

Результатом облучения может быть и радиационное распухание материалов, т.е. увеличение его объема или уменьшение его плотности. Это явление обнаружено практически во всех металлах и сплавах при облучении их в диапазоне температур 0,3-0,5 не только нейтронами, но и другими частицами. Распухание обусловлено образованием в металлах и сплавах под действием облучения вакансионных пор, что приводит к появлению в детали конструкции дополнительных напряжений.

При облучении пластмасс характеристики пластичности снижаются. Что же касается характеристик прочности, то для некоторых пластмасс (полиэтилен) предел прочности не изменяется, у других (каталин) значительно снижается, а у третьих (селектрон) заметно повышается. Все отмеченные явления в сильной мере зависят от доз излучения.