Читать онлайн «ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ»

Учитывая флюенс и рабочую температуру, определить основные наиболее вероятные виды радиационного повреждения материала из всех возможных, т. е. радиационное упрочнение, ра- диационное охрупчивание, радиационная ползучесть, радиацион- ное распухание, радиационный рост. В необходимых случаях оце- нить степень изменения изотопного состава и величину наведенной активности материала за время облучения сплава. 4. Провести анализ (в том числе и термодинамический) взаимо- действия основы с заданной средой при рабочих температуре, на- пряжении и флюенсе. Выявить основные механизмы и виды корро- зии, оценить степень возможного коррозионного повреждения ос- новы сплава за время эксплуатации. В качестве «среды» рассмот- реть: теплоноситель, ядерное топливо (при необходимости), про- дукты деления ядерного топлива (иод, цезий, теллур и др. ), сопут- ствующие или остаточные газы (водород, азот, кислород), контак- тирующие материалы. 5. Дать характеристику требуемого материала с учетом прове- денного анализа исходных данных. Для этого использовать нужные характеристики из нижеперечисленных: • прочность или жаропрочность; • жаростойкость или коррозионная стойкость в среде; • радиационная стойкость (конкретного вида); • технологичность (свариваемость, обработка давлением или резанием, литейные свойства и др. ); 10  • стоимость материала; • наличие той или иной физической особенности материала (сечение захвата нейтронов, эмиссия электронов, критическая тем- пература, особые магнитные или электрические свойства). Требования к свойствам разрабатываемого материала Необходимо для каждой указанной выше характеристики мате- риала выбрать совокупность физических, механических, физико- химических и технико-экономических свойств, предъявляемых к разрабатываемому сплаву. Конкретизировать величину свойства, имея в виду, что свойства сплава должны быть, как правило, не хуже свойств основы. Схема формулирования требований к свой- ствам представлена в табл. 1. Таблица 1 Соответствие свойств характеристике сплава Характеристика Количественная Свойства материала материала (сплава) оценка свойства 1 2 3 Прочность Механические E − модуль нормальной упругости, ГПа Е ≥ Еосн = А1 σв − предел прочности, МПа σвТр > nвσрТр = А2 σ0,2 − предел текучести, МПа σ0,2Тр > n0,2σрТр = А3 δ − относительное удлинение, % δ ≥ δтехн = А4 (δтехн − требование по технологии) Жаропрочность Физические (включает проч- Тпл − температура плавле- ность и жаро- ния или фазового перехо- стойкость) да, К Тпл ∼ Тпл осн = А5 λ − коэффициент тепло- проводности, Вт/(м⋅К) λ > λосн = А6 11  Продолжение табл. 1 1 2 3 D − коэффициент диффу- зии легирующего элемен- та, м2/с D < DСД = А7 (DСД − коэффициент самодиффузии) Механические Е − модуль нормальной упругости, ГПа Е ≥ Еосн = А1 σв − предел прочности, МПа σвТр > nвσрТр = А2 σ0,2 − предел текучести, МПа σ0,2Тр > n0,2σрТр = А3 στТр − предел длительной прочности, МПа στТр > nдлσрТр = А8 σ1%τТр − предел 1%-ой ползучести, МПа σ1%τТр > nпσрТр = А0 δ − относительное удли- нение, % δ ≥ δтехн = А4 Физико-химические (для обеспечения жаростойкости) ΔН0MmOn − теплота образо- вания оксида металла MmOn, кДж/моль ΔН0MmOn < ΔН0MmOn основы ЕН0 − электродный потен- циал, В ЕН0 > ЕН0 основы Термостойкость Физические α − коэффициент линей- ного расширения, К-1 α → min, α < αосн λ − коэффициент тепло- проводности, Дж/(м⋅К) λ → max, λ ∼ λосн Е − модуль нормальной упругости, ГПа Е → min, Е < Еосн Механические σв − предел прочности, МПа σв → max, σв > nвσр σ0,2 − предел текучести, σ0,2 → max, σ0,2 > n0,2σр МПа 12  Окончание табл. 1 1 2 3 δ − остаточное удлинение, % δ → max, δ ≈ δосн Выносливость Механические (сопротивление Е − модуль нормальной усталости) упругости, ГПа Е → max, Е > Еосн σ-1N − предел выносливости, МПа σ-1N → max, σ-1N > n1Nσр δ − остаточное удлинение, % δ → max, δ ≈ δосн Следует иметь в виду, что механические свойства являются структурно-чувствительными и, следовательно, уровень механиче- ских свойств разрабатываемого сплава будет существенно зависеть от структуры (размера зерна, наличия частиц второй фазы, плотно- сти дислокаций и других дефектов, морфологии фаз, т. е.