Радиационная стойкость магнитомягких сплавов

Радиационная стойкость магнитомягких сплавов.

Изменение магнитных свойств при ядерной бомбардировке магнитомягких сплавов умеренными дозами (до 1018 бн/см2) обусловлено главным образом структурными изменениями, происходящими непосредственно в процессе бомбардировки или при последующем нагреве. Характер структурных процессов, а соответственно и изменение магнитных свойств определяются составом сплава и его исходным состоянием, видом и энергией бомбардирующих частиц, потоком (число частиц/см2·с) и дозой (число частиц/см2) облучения, температурой сплава, наличием внешнего магнитного поля.

Наиболее существенное влияние на магнитные свойства сплавов оказывает бомбардировка быстрыми нейтронами (бн) с энергией 105—107 эВ. В табл. 93 приведена оценочная радиационная стойкость ряда магнитномягких сплавов по экспериментальным результатам, полученным в Институте прецизионных сплавов. Приведены   также литературные данные по радиационной стойкости сплавов 16ЮХ и 49КФ. Все измерения свойств проводили при комнатной температуре после облучения в отсутствие внешнего магнитного поля относительно небольшой дозой 1016 бн/см2 в двух температурных интервалах (величина потока в среднем составляла 1012 бн/см2·с).

Влияние облучения быстрыми нейтронами на магнитные свойства магнитномягких сплавов

Наибольшей чувствительностью к облучению обладают высокопроницаемые пермаллойные сплавы 79НМ, 80НМ, 77НМД и др. в ленте толщиной 0,05 мм и более. Резкое ухудшение магнитных свойств происходит уже при дозах 1014—1018 бн/см2. В пределах этой группы сплавов изменение свойств при облучении, как правило, тем больше, чем выше их исходный уровень. Значительное ухудшение свойств наблюдается и на сплаве 50Н.

Эффект бомбардировки сильно зависит от температуры сплава в процессе облучения (Температура сплава в процессе облучения может значительно превышать температуру окружающей среды за счет поглощения энергии ядерного излу­чения). Бомбардировка при –100°С и ниже не вызывает существенных изменений магнитных свойств. Однако при последующем нагреве без облучения свойства значительно меняются. В случае облучения при более высоких температурах свойства меняются непосредственно в процессе бомбардировки, причем с повышением температуры эффект усиливается.

В случае облучения во внешнем магнитном поле малыми дозами при 100° С и выше наблюдается рост Вr и μm и падение Нc. С увеличением дозы μm падает, а Нс возрастает. Величина критической дозы и величина эффекта для данного сплава зависят от температуры облучения.

Относительно высокой радиационной стойкостью при температурах до 200°С обладают сплавы с высокими исходными значениями коэффициента прямоугольности Вrm. Так, изменение магнитных характеристик сплавов 80НМ, 77НМД и др. толщиной менее 0,01 мм при облучении дозами до 1017 бн/см2 не превышает 10%. При толщине более 0,05 мм высокой радиационной стойкостью обладают магнитно-текстурованные сплавы 65НП, 68НМП, а также 50НП. Высокая стойкость сплавов с прямоугольной петлей гистерезиса сочетается с высоким исходным уровнем магнитных свойств. Таким образом, исходный уровень свойств еще не определяет степени радиационной стойкости материала.

Среди других типов магнитомягких сплавов высокой стойкостью обладают 49КФ и трансформаторная сталь. Сплав 16ЮХ стоек в случае облучения при температурах до 100°С, а сплав 12Ю — при температурах 200—300°С.

Влияние облучения медленными нейтронами на магнитные свойства сплавов выражено относительно слабо. Важным следствием такой бомбардировки является наведенная радиоактивность, особенно в том случае, если сплав содержит кобальт. Наведенная радиоактивность затрудняет работу обслуживающего персонала и может оказать воздействие на окружающие устройства, например, оптику, вызывая ее помутнение.

При бомбардировке тяжелыми заряженными частицами (протонами, дейтронами и др.) с энергией 104—107 эВ качественно наблюдается та же картина изменения свойств, что и в случае облучения быстрыми нейтронами. Однако надо иметь в виду малую проникающую способность этих частиц.

Бомбардировка β-частицами и γ-квантами с энергией 105—107 эВ при температурах выше 50°С вызывает изменения свойств магнитномягких сплавов, аналогичные тем, которые наблюдаются при бомбардировке быстрыми нейтронами. Однако эффективность по дозе облучения примерно на два порядка ниже. В случае бомбардировки при более низких температурах изменение свойств наблюдается при последующем нагреве до 50—100°С.

Анализ экспериментальных данных показывает, что радиационно-стойкими являются те сплавы, структура которых не претерпевает существенных изменений в данных условиях облучения. Изменение условий облучения может привести к структурным изменениям, а соответственно и к изменению магнитных свойств сплавов. В связи с этим при выборе сплава необходимо учитывать конкретные условия, в которых будет происходить эксплуатация.

 

Принятые обозначения и пересчетные значения для ряда единиц измерения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Пересчетные значения для ряда единиц измерения