ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ И ТЕМПЕРАТУРАХ

Объект исследования: конструкционные материалы и теплоносители, применяемые в различных технологиях атомной промышленности. Цель: получение и систематизация новых экспериментальных данных о механических и теплофизических свойствах конструкционных материалов и теплоносителей. Выполнены экспериментальные исследования по измерению динамического предела упругости и откольной прочности свинца и его сплава с сурьмой вблизи точки плавления; по изучению деформации, модификации и механизма разрушения конструкционных материалов под действием однопериодных лазерных импульсов дальнего инфракрасного спектра излучения; по измерению теплофизических свойств карбидов и карбонитридов переходных металлов, в том числе плавления и коэффициента линейного расширения при предельно высоких температурах; по измерению теплофизических свойств свинцово-висмутового сплава эвтектического состава в околокритической и закритической области параметров. Впервые получены экспериментальные данные по механическим и теплофизическим свойствам ряда материалов, в том числе по откольной прочности свинца при сверхвысоких скоростях деформации, по механизму разрушения свинца под действием мощных импульсов терагерцевого излучения, по плавлению и коэффициенту теплового расширения карбонитрида циркония, по уравнению состояния и электропроводности свинцово-висмутового сплава эвтектического состава при относительном расширении в 5 раз и до давлений 5 ГПа. С целью получения сведений, необходимых для построения расчетных моделей и определяющих соотношений, проведены измерения динамической прочности свинца и его сплава с сурьмой при температурах от 20 до 310°С и длительностях ударно-волновой нагрузки от 10⁻⁷ до 10⁻⁶ с. По результатам измерений построены зависимости откольной прочности и напряжения пластического течения от скорости деформации. Выявлен оптимальный режим термообработки сплава свинца с сурьмой (закалка от 250°С), обеспечивающий наилучшие прочностные характеристики в условиях действия взрыва или высокоскоростного удара. Интерферометрическим методом в пикосекундном диапазоне длительности нагрузок, создаваемых фемтосекундным лазером, получены новые данные о температурной зависимости сопротивления высокоскоростному деформированию и разрушению свинца С2 и сплава Pb+2,7%Sb вблизи теоретического предела прочности. C помощью одно- двухпериодных импульсов дальнего инфракрасного (терагерцевого) спектра излучения выполнены исследования высокоскоростного деформирования, модификации и разрушения конструкционных материалов и сплавов, в частности тонких плёнок свинца на стеклянной подложке. С помощью лазерного нагрева проведены измерения температуры плавления карбонитридов циркония для трех различных составов при давлении азота до 100 бар, что необходимо для сохранения условий плавления, близких к конгруэнтному. Температура определялась с помощью многоканального пирометра. Получены данные по спектральной излучательной способности карбонитридов циркония в окрестности температуры плавления. Получены новые экспериментальные данные по тепловому расширению карбида циркония с составом, близким к стехиометрическому, вплоть до 3200 К, что почти на 500 К превышает ранее исследованный диапазон. С помощью нагрева мощным импульсом тока тонкой фольги из свинцово-висмутового сплава эвтектического состава, зажатой между двумя пластинами из стекла, проведены измерения теплофизических свойств этого сплава в диапазоне плотности 0,8 – 0,2 от нормального значения и в диапазоне давлений 0,5 – 5,0 ГПа. Определены плотность перехода сплава в неметаллическое состояние, электропроводность, коэффициент Грюнайзена и скорость звука.