复合材料在强辐射场中,内部结构的损伤机制有哪些特殊之处?
复合材料在强辐射场中,内部结构的损伤机制具有特殊性。对于聚合物基复合材料,辐射(如γ射线、中子辐射)会使聚合物分子链发生断裂、交联等反应。分子链断裂会导致基体的分子量降低,塑性、韧性下降;而交联则会使分子链之间的结合更紧密,基体变脆。这种分子水平的变化会传递到宏观层面,影响复合材料的力学性能,如拉伸强度、弯曲模量等。
对于陶瓷基或金属基复合材料,辐射会使增强相和基体中的原子发生位移,产生空位、间隙原子等点缺陷。这些点缺陷会进一步聚集形成位错环、空洞等缺陷结构。在强辐射下,缺陷的产生速率远高于其湮灭速率,导致缺陷大量累积。这些缺陷会影响材料的电学、热学和力学性能,例如使陶瓷基复合材料的绝缘性能下降,金属基复合材料的电阻率升高。
另外,不同组分对辐射的响应不同,会导致复合材料内部产生组分间的辐照损伤差异。比如在纤维增强复合材料中,增强纤维和基体对辐射的吸收和损伤机制不同,可能使界面处的结合力发生变化,甚至出现界面剥离现象,严重影响复合材料的整体性能。