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The hardening of copper single crystals by electron irradiation

1962; University of Toronto Press; Volume: 10; Issue: 3 Linguagem: Francês

10.1016/0001-6160(62)90121-9

1878-0768

M. J. Makin, T. H. Blewitt,

Fusion materials and technologies

Irradiation with 4 Mev electrons has been found to increase the critical shear stress of copper single crystals and to raise the whole stress-strain curve to higher stresses. The effect is independent of the irradiation temperature below a dose of ~5 μA/hr cm−2; above this dose the critical shear stress of specimens irradiated at 20°C increases to a saturation value of 0.5 kg. mm2 after 40 μA/hr cm−2. Specimens irradiated at −195°C, however, continue to harden and after 100 μA/hr cm−2 have a critical shear stress of 1 kg/mm2. Crystals irradiated at −78°C lie on an intermediate curve indicating that the rate of hardening is a continuous function of the temperature and is not due to irradiating above or below a particular recovery stage. Annealing at 20°C after irradiation at −195°C produces only ~10 per cent recovery in shear stress. The annealing of the hardening after irradiation at 20°C commences at ~80°C and continues up to temperatures above 400°C. No discrete recovery stages are visible. Thin film transmission electron microscopy does not reveal any clustered damage. Electron hardening is compared in detail with that due to neutron hardening and it is concluded that the absence of the displacement spikes has a very profound effect. On a observé qu'une irradiation par des électrons de 4 Mev accroissait la contrainte tangentielle critique de monocristaux de cuivre, et déplaçait toute la courbe contrainte-déformation vers des contraintes plus élevées. L'effet observé est independent de la température d'irradiation au-dessous d'une dose d'environ 5 μA/hr cm−2; au-dessus de cette dose, la contrainte tangentielle critique des échantillons irradiés à 20°C croît jusqu'à une valeur de saturation de 0,5 kg/mm2 après 40 μA/hr cm−2. Les échantillons irradiés à −195°C, cependant, continuent à durcir et présentent une contrainte tangentielle critique de 1 kg/mm2 après 100 μA/hr cm−2. Les cristaux irradiés à −78°C se situent sur une courbe intermédiaire indiquant que la vitesse de durcissement est une fonction continue de la température et n'est pas due à ce que l'irradiation est faite au-dessus ou au-dessous d'une température de restauration particulière. Un traitement thermique à 20°C après une irradiation à −195°C n'amène qu'une restauration de la contrainte tangentielle critique d'environ 10%. La disparition du durcissement dû à l'irradiation à 20°C débute à 80°C environ et se poursuit jusqu'à des températures supérieures à 400°C. On n'observe pas de stades distincts dans la restauration des propriétés et l'examen de pellicules minces en microscopie électronique ne révèle pas de détérioration du matériau. Les auters établissent une comparaison détaillée entre les durcissements par irradiation électronique et par irradiation neutronique et concluent que l'absence de zones fortement perturbées dans l'irradiation électronique a une très grande importance. Bestrahlung mit 4MeV-Elektronen erhöht die kritische Schubspannung von Kupfereinkristallen und verschiebt die ganze Spannungs-Dehnungskurve zu höheren Spannungen. Unterhalb einer Dosis von 5 μAh cm−2 ist der Effekt unabhängig von der Bestrahlungstemperatur. Oberhalb dieser Dosis steigt bei Proben, die bei 20°C bestrahlt wurden, die kritische Schubspannung auf einen Sättigungswert von 0.5 kp/ mm2 nach 40 μAh/cm2. Bei −195°C bestrahlte Proben verfestigen sich jedoch weiter und haben nach 100 μAh/cm2 eine kritische Schubspannung von 1 kp/mm2. Bei −78°C bestrahlte Kristalle liegen auf einer mittleren Kurve; das deutet darauf hin, daβ die Verfestigungsgeschwindigkeit stetig von der Temperatur abhängt und nicht auf Bestrahlung oberhalb oder unterhalb einer besonderen Erholungsstufe beruht. Nach Bestrahlung bei −195°C führt Anlassen bei 20°C nur zu ~10% Erholung der Schubspannung. Die Erholung der Verfestigung nach Bestrahlung bei 20°C beginnt bei ~80°C und dauert bis zu Temperaturen über 400°C an. Diskrete Erholungsstufen sind nicht sichtbar. Transmissionsaufnahmen dünner Filme im Elektronenmikroskop zeigen keine Schädigung in Form von Clusters. Die Elektronenverfestigung wird im einzelnen mit der Verfestigung durch Neutronen verliehen; es wird geschlossen, daβ das Fehlen stark gestörter Zonen (displacement spikes) einen sehr bedeutenden Einfluβ hat.