玻纤增强尼龙6材料如果遇到核辐射会现什么样的情况?探讨这一现象在医学、核工业、航空航天等领域新材料的研究具有广泛的实用价值。
为此,我国科研人员做了多个实验。首先将类似江苏海阳30%加玻纤增强尼龙6注塑制件放入剂量率为2.78×103GY/h-1置试条为8万居里的60Co射线源室进行辐照。
这里,首先说明一下,1GY辐射剂量是个什么样的强度。按照国际单位,1GY=1Sv,人如果急剧接受1 GY的核辐射,1小时后发生急烈的呕吐,血小板大幅下降,肾功能下降;如果接受2.5 GY的辐射皮肤出现红斑和脱毛,5 GY以上50%会死亡,达到8 GY会立即死亡。
玻纤增强尼龙6材料在剂量率为2.78×103GY/h-1辐射强度是很高的,下面,我们来看看玻纤增强尼龙6的力学性能会出现如何的变化。
由上图可知,在真空环境下,玻纤增强尼龙6材料在0~0.15 GY辐射后,材料拉伸强度逐渐下降,而当剂量达到0.15 GY~0.5 GY,材料的拉伸强度反而快速度上升,当剂量达到1.0 GY时拉伸强度又出现下降,而当辐射剂量大于2.5 GY时,材料的强度略高于未辐射并趋于稳定。
辐射条件玻纤增强尼龙6材料拉伸性能的变化
而在大气环境中,做同样的实验,变化趋势是一致的,但结果要略低于真空环境下测得的数值。
而材料的冲击强度,即它的韧性是一直呈现下降趋势,但大于1.5 GY辐射量以后,就不再下降并趋于稳定。
辐射条件玻纤增强尼龙6材料冲击性能的变化
这说明,玻纤增强尼龙6材料具有一定的抗辐射能力,在高剂量核辐射的照射下,材料拉伸强度先降后升最终趋于稳定,高于未受照射的数值,而它的韧性呈现持续下降,也就是材料不断变脆,但当达到一定剂量后,就不再下降并趋势于稳定。
为什么出现这种情况?科学家解释:在剂量很小的情况下,辐射破坏玻璃纤维与尼龙6基体的界面结构,拉伸和冲击性能都会下降,但随着剂量的不断上升,尼龙产生辐射交联,拉伸强度反而出现显著上升,当剂量大于2.5GY时,尼龙6基体交联产生增加因素与晶区破坏产生的下降因素完全抵消,表现出材料拉伸和韧性都趋于稳定。
这一结果说明,玻纤增强尼龙6材料不经改性也能适应一定核辐射条件下的工作需要,如果加入防辐射改进剂,如硫酸钡、锰盐和次磷酸、硼酸锰、硅酸铝及锰盐-铈盐混合物等,可以大幅提高材料防辐射能力,就能适应核辐射、航空航天以及医用透照环境下工作要求。
海阳玻纤增强尼龙6切片
所以说,玻纤增强尼龙6材料遇到大剂量的核辐射击,材料强度会增强,韧性会下降,剂量不断增加最终趋于稳定。
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