El recuperado térmico de los aglomerados de defector producidos por irradiación neutrónica en monocristales de cobre

• Autores: Miralles, Mónica Teresita
• Año de publicación: 1998
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: González, Héctor Carlos
• Materia: ENDURECIMIENTO; IRRADIACION; COBRE; RECUPERADO TERMICO; ETAPAS DE RECUPERACION; RADIATION HARDENING; COPPER SINGLE CRYSTALS; ANNEALING; RECOVERY STAGES
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La irradiación con particulas energéticas es una de las técnicas mas utilizadas paraintroducir. en forma controlada, defectos, en las redes cristalinas metalicas. La presencia de defectos altera sensiblemente las propiedades fisicas de los materiales. Si se eligen obserables físicos lo suficientemente sensibles a estas estructuras de defectos, sepuede obtener información acerca del tipo, de la configuración espacial, de la concentración, yde las cineticas de reacción entre los mismos. La aplicación de tratamientos térmicos postirradiación permite proprocionar, en formagradual, las energias de activacion necesarias para lograr la recombinación de los defectos y laconsecuente recuperación de la propiedad fisica elegida. De este modo se obtienen las llamadas “Etapas de Recuperación" del observable fisico en cuestión, cuyos rasgos generales, si bienson comunes a todos los metales, identifican en forma univoca a cada uno de ellos. El tema del presente Trabajo de Tesis es: “El Recuperado Térmico (T > 450 K) delos Aglomerados de Defectos producidos por Irradiación Neutrónica a Bajas Dosis y a 77 Ken Cu de alta pureza, a través de la Tensión Crítica Resuelta de Corte, medida a 77 K". El recuperado térmico mencionado corresponde a la ultima etapa de recuperación del Cu, la Etapa V, la cual ha sido muy poco estudiada. La misma se asocia generalmente a ladisociación de los aglomerados de vacancias con la aniquilación sistemática de losaglomerados de intersticiales por vacancias térmicas. Pero los detalles de este proceso no estan bien establecidos y su esclarecimiento, desdeun punto de vista basico, es de fundamental importancia para la comprensión y predicción delos fenómenos asociados a las inestabilidades estructurales que ocurren en los materialesexpuestos a severos entornos de radiación. En este trabajo, los aglomerados de defectos se introducen en las probetas de tracciónmonocristalinas de cobre, mediante la irradiación neutronica en el criostato instalado dentro delreactor RA-1 de la CNEA, a 77 K y dosis inferiores a la de saturación (4.5 x 10^6 n/cm^2). Estaelección de las condiciones experimentales asegura la no superposición de las cascadas dedesplazamientos atómicos y la estabilidad de los defectos creados a la deformación plastica (ausencia de canalización de dislocaciones). La Tensión Critica Resuelta de Corte medida a 77 K. TCRC-k, es un observablefísico ideal para el estudio de la Etapa V Los aglomerados de defectos actuan comoobstáculos al movimiento de las dislocaciones dando lugar a un enorme incremento de estapropiedad, conocido como fenomeno de endurecimiento El 75 % del daño introducidodurante la irradiaicón es recuperado en la Etapa V. medida por esta propiedad, mientras quesólo el 15% es retenido en esta Etapa cuando la recuperación se mide a traves delincremento de la resistividad eléctrica A partir de los recuperados isócronos e isotérmicos de la TCRC-k en el presentetrabajo, se pudo establecer, por primera vez y con esta técnica, la existencia de, al menos,tres subetapas de recuperación ubicadas en los intervalos de temperatura: ~ 220-250 °C (Va), ~ 250-290 °C (Vb) y ~ 290-325 °C, demostrando en forma concluyente que elproceso de disolución de los aglomerados que tiene lugar en esta etapa es multiactivado.
The irradiation with energetic particles is one of the most common techniques tointroduce defects in a controlled way in metallic lattices. Defects alter sensitively the physical properties of the materials. By choosing physicalobservables sensitive enough to these defect structures it is possible to obtain knowledge aboutthe type, space configuration, concentration and kinetic reactions involved. Post-irradiation thermal annealings provide the activation energies necessaries torecombine defects and the consequent recovery of the choosed physical property. In this way,the so called “Recover Stages” of the physical observable could be obtained, whose generalcharacteristics identify univocaly the studied metal. The subject of this Ph. D. thesis is: “Thermal annealing (T > 450 K) of the defectclusters induced by neutron irradiation at low dose at 77 K in high purity copper, throughthe Critical Resolved Shear Stress mesured at 77 K, CRSS77k". This thennal annealing corresponds to the least studied last recovery stage of copper:the Stage V which is generally associated with the dissociation of the vacancy clusters with thesystematic annihilation of the interstitial clusters by thermal vacancies. It is fundamental to know the details of this process in order to understand and topredict the phenomena associated with the structural inestabilities that occur in materialsexposed to severe irradiation environments. In the present work, the defect clusters were introduced into copper single crystals byneutron irradiation at liquid nitrogen in the RA-l reactor of the Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) up to a fast neutron dose of 4.5 x 10^6 n/cm^2. These experimental conditionsprevent any superposition of the atomic displacements cascades and the stability of the plastic defonnation of the defects (abscence of dislocation channeling). The CRSS77k is an ideal physical observable to study the Stage V. The defect clustersact like obstacles to the dislocation movement producing an enormous increment of the CRSS:the radiation hardening. When the recovery is mesured through the increment of the CRSS,the 75 % of the radiation damage is recovered in Stage V, while only the 15 % is recoveredwhen it is measured by the increment of the electrical resistivity. From the isochronal and isothermal annealings of the CRSS77k, it was possible toestablish in the present work,for the first time and with this technique, the existence of atleast three recovery substages in the temperature intervals: ~ 220-250 °C (Va), ~ 250-290 °C (Vb) y ~ 290-325 °C. In this way, it is conclusively demonstrated that the disolution of the clusters process of this stage is multiactivated, i.e., exists a spectrum of activationenergies.
Fil: Miralles, Mónica Teresita. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.