Radiation and anneal hardening in neutron-irradiated vanadium

Abstract

Vanadium samples were neutron irradiated at the reactor ambient temperature to fluences in the range from 2.0 × 10 7 to 1.0 × 10 20 n/cm 2 ( E n ⩾ 1 MeV ). The radiation hardening measured at the ambient temperature increased linearly with the square root of the neutron fluence, up to a fluence of about 2.5 × 10 19 n/cm 2 , to approximately 25 kg/mm 2 for the highest fluence. The radiation-anneal hardening phenomenon was clearly observed in samples irradiated at a low fluence (2.0 × 10 17 and 1.0 × 10 18 n/cm 2 ) and the hardening was accompanied by changes in the density and size distribution of the radiation-produced defect clusters. The radiation hardening induced during irradiation to 1.0 × 10 20 n/cm 2 recovered monotonically as the annealing temperature increased. Defect clusters invisible in the electron microscope played an important role in the radiation and anneal hardening except when radiation hardening was induced at the highest fluence. Des échantillons de vanadium furent irradiés à la température ambiante d'un réacteur à des fluences comprises entre 2,0 × 10 17 et 1,0 × 10 2 n/cm 2 ( E n ⩾ 1 MeV ). Le durcissement par irradiation mesuré à la température ambiante augmentait linéairement en fonction de la racine carrée de la fluence neutronique jusqu'à une fluence de 2,5 × 10 19 n/cm 2 environ pour atteindre la valeur voisine de 25 kg/mm pour la fluence la plus élevée. Le phénomène de durcissement par irradiation et recuit a été observé clairement dans les échantillons soumis à une fluence faible (2,0 × 10 17 et 1,0 × 10 19 ) et le durcissement était accompagné d'une variation de densité et de la distribution de taille des amas de défauts produits par l'irradiation. Le durcissement par irradiation sous des fluences atteignant 1,0 × 10 20 n/cm 2 était restauré de façon monotone pat accroisement de la température de recuit. Des rassemblements de défauts invisibles au microscope électronique jouaient un rôle important dans le durcissement par irradiation et recuit, sauf dans le cas de durcissement par irradiation sous les fluences les plus élevées. Vanadin wurde mit einer Neutronendosis zwischen 2,0 × 10 17 und 1,0 × 10 20 n/cm 2 ( E n ⩾ 1 MeV ) bei Reaktortemperatur bestrahlt. Die bei Raumtemperatur gemessene Bestrahlungsverfestigung steigt linear mit der Wurzel der Neutronendosis bis zu etwa 2,5 × 10 19 n/cm 2 an, die Streckgrenze beträgt etwa 25 kp/mm 2 bei der höchsten Dosis. Verfestigungserscheinungen durch Bestrahlung und Wärmebehandlung wurden an den mit niedrigen Dosen (2,0 × 10 17 und 10 18 n/cm 2 ) bestrahlten Proben deutlich beobachtet. Die Verfestigung ist von einer Änderung der Dichte und der Grössenverteilung der bestrahlungsinduzierten Defect-Cluster begleitet. Die bei der Bestrahlung bis zu 1,0 × 10 20 n/cm 2 verfestigten Proben erholen sich kontinuierlich mit zunehmender Wärmebehandlungstemperatur. Die elektronenmikroskopisch nicht sichtbaren Defekt-Cluster spielen beim Verfestigungsvorgang durch Bestrahlung und Wärmebehandlung eine grosse Rolle, ausgenommen jedoch bei der Bestrahlungsverfestigung bei den höchsten Dosen.