The irradiation-induced macroscopic growth of α- Al2O3 single crystals

• Published in: Journal of nuclear materials 1967-01, Vol.24 (1), p.80-86
• Main Authors: Wilks, R.S., Desport, J.A., Smith, J.A.G.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0022-3115; 1873-4820
• DOI: 10.1016/0022-3115(67)90083-9

The fractional macroscopic growths produced along the a and c axes of α- Al 2 O 3 single crystals by irradiation to doses in the range 10 18 to 1.1 × 10 21 nvt ⩾ 1 MeV at 150 and 650° C have been measured. The growths, which increased with dose, were slightly anisotropic for irradiations at 150° C and highly anisotropic for irradiations at 650° C. Prom the determined growths, the irradiation conditions to avoid microcracking in polycrystalline alumina of 100 μm grain size have been predicted. Microcracking is not expected for doses up to 1.1 × 10 21 nvt ⩾ 1 MeV at 150° C or for doses below ~ 2 × 10 20 nvt ⩾ 1 MeV at 650° C, but is expected for doses above ~ 5 × 10 20 nvt ⩾ 1 MeV at 650° C. These predictions are consistent with the available experimental data on microcracking in irradiated alumina. Les auteurs ont mesuré le pourcentage de croissance macroscopique produite le long des axes a et c de monocristaux d' Al 2 O 3 α par irradiation à des doses comprises entre 10 18 et 1,1 × 10 21 nvt ⩾ 1 MeV à 150° C et 650° C. La croissance qui augmentait avec la dose d'irradiation était légèrement anisotrope pour l'irradiation à 150° C et fortement anisotrope pour l'irradiation à 650° C. La mesure de cette croissance a permis do déterminer les conditions d'irradiation susceptibles d'éviter la microfissuration de l'alumine polycristalline de grosseur de grain de 100 μm. La microfissuration n'est pas à craindre pour des doses d'irradiation atteignant 1,1 × 10 21 nvt ⩾ 1 MeV à 150° C ou pour des doses inférieures à ~ 2 × 10 20 nvt ⩾ 1 MeV à 650° C mais la microfissuration est possible pour des doses supérieures à ~ 5 x 10 20 nvt ⩾ 1 MeV à 650° C. Ces prévisions sont en accord avec les données expérimentales connues sur la microfissuration dans l'alumine irradiée. Es wurde das fraktionelle makroskopische Wachstum entlang der a- und c-Achse von α- Al 2 O 3-Einkristallen durch Bestrahlungsdosen im Intervall 10 18 bis 1.1 × 10 21 nvt ⩾ 1 MeV bei 150 und 650° C gemessen. Das Wachsen, das mit zunehmender Dosis anstieg, war schwach anisotrop für Bestrahlungen bei 150° C und stark anisotrop für Bestrahlungen bei 650° C. Anhand des gemessenen Wachstums sind die Bestrahlungsbedingungen vorausgesagt worden, um Mikrorisse in polykristallinem Aluminiumoxid mit 100 μm Korngrösse zu vermeiden. Mikrorisse werden nicht erwartet für Dosen bis zu 1.1 × 10 21 nvt ⩾ 1 MeV bei 150° C bzw. für Dosen unterhalb von ~ 2 × 10 20 nvt ⩾ 1 MeV bei 650° C; für Dosen oberhalb 5 × 10 20 nvt bei 650