Radiation aging of nonmetallic materials: specific aspects

Yves Limoge

doi:10.1016/j.crhy.2007.11.002

Radiation aging of nonmetallic materials: specific aspects
[Vieillissement sous irradiation des matériaux non-métalliques : une revue]

Yves Limoge ¹

¹ C.E.A./D.E.N./D.M.N./S.R.M.P., C.E. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette cedex, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 9 (2008) no. 3-4, pp. 370-378.

Résumé
Abstract

Les matériaux soumis à une irradiation sont le siège d'évolutions structurales multiples, allant de la simple accumulation de défauts ponctuels, à des transformations de phase les menant à de nouvelles structures, que celles-ci soit ou non d'équilibre. Les matériaux non-métalliques n'échappent pas à ce schéma général, mais la nature de leur mode de cohésion, allant de la covalence à l'ionicité, jointe au caractère à longue portée de l'interaction coulombienne, compliquent fortement les études de vieillissement, tant expérimentales qu'en vue de la modélisation. Dans cette courte revue nous tenterons de présenter les implications de ces spécificités, telles qu'elles se manifestent aux diverses étapes du vieillissement. Nous aborderons ici à la fois les problèmes expérimentaux et les perspectives de modélisation. Cet article traitera donc successivement de la création des défauts primaires, qu'il s'agisse de l'effet des collisions ou de celui des interactions inélastiques, y compris sur la mobilité, des premières étapes de la réorganisation des défauts conduisant à l'apparition d'une microstructure d'irradiation, de l'impact de l'irradiation sur la mobilité atomique accélérée ou induite, enfin des divers changements de phase, d'origine statique ou dynamique, susceptibles de survenir.

Under irradiation, all materials experience various forms of structural evolution, from the simplest, associated with point defect creation and accumulation, to complex phase changes, either towards equilibrium or nonequilibrium structures. In nonmetallic ceramics the same processes are known or probable; however, the nature of bonding, partly ionic and partly covalent, as well as the complexity associated with the long range character of the Coulomb interaction, have long posed great difficulties in defect and aging studies under irradiation. Our aim here is to review the current state of knowledge, stressing the specific characteristics of nonmetallic materials, from primary defect creation to collective behavior, with respect to both experimental facts as well as to modeling perspectives. Given the broad field covered, we will illustrate the problem by choosing a few model materials, mostly oxides, in which the whole spectrum of phenomena has been handled. We will begin with threshold energy studies, then go to microstructure formation and evolution, radiation enhanced diffusion results, and lastly to phase changes.

Publié le : 2008-04-01

DOI : 10.1016/j.crhy.2007.11.002

Keywords: Radiation aging, Nonmetallic materials
Mot clés : Vieillissement sous radiation, Matériaux non-métalliques

Affiliations des auteurs :

Yves Limoge ¹

¹ C.E.A./D.E.N./D.M.N./S.R.M.P., C.E. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette cedex, France

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Yves Limoge. Radiation aging of nonmetallic materials: specific aspects. Comptes Rendus. Physique, Volume 9 (2008) no. 3-4, pp. 370-378. doi : 10.1016/j.crhy.2007.11.002. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2007.11.002/

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