强流脉冲离子束辐照对DZ4合金微观结构的影响

利用成分为Cn+(30 mol%)和H+(70 mol%),加速电压为250 kV,脉冲宽度为70 ns,束流密度为100 A/cm2的强流脉冲离子束(high intensity pulsed ion beam-HIPIB)辐照DZ4镍基高温合金,辐照次数分别为5、10和15次.利用透射电子显微镜(TEM)分析辐照前后合金表层微观结构的变化.结果显示,与原始样品比较,辐照不同次数后的样品最表面都产生了一层晶粒度为5～10 nm的多晶层,它是由DZ4合金中各元素的单质相组成的.在距表面一定深度范围内,不存在γ'相;随着深度的增加,γ'相的含量逐渐增加.     

强流脉冲离子束辐照W6Mo5Cr4V2高速钢表面改性研究

利用强流脉冲离子束(HIPIB)技术对W6Mo5Cr4V2高速钢进行表面辐照处理，HIPIB主要由C^n (70％)和H^ (30％)组成，束流密度为160A／cm^2，加速电压为250kV，脉冲宽度为80—100ns，能流密度为3—4J／cm^2，脉冲次数分别为1，3和5次,利用XRD，SEM和EPMA研究了HIPIB辐照处理前后该高速钢表面层结构和成分的变化，结果表明，HIPIB辐照处理使该高速钢表面层发生由马氏体α′-Fe向奥氏体γ-Fe转变，其表面产生许多火山口状熔坑，熔坑中心处富含离子束元素成分，熔坑的形成可以用“雨滴”模型进行解释,由于HIPIB辐照压缩波的影响，处理后在深度达200μm左右的范围内该高速钢的显微硬度提高，表面层耐磨性能提高近2倍，而且耐腐蚀性能也有所提高。     

基片温度对强流脉冲离子束烧蚀等离子体沉积类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用强流脉冲离子柬(High-intensity pulsed ion beam-HIPIB)烧蚀等离子体技术在Si(100)基体上沉积类金刚石(Diamond-like carbon-DLC)薄膜，基片温度的变化范围从25℃(室温)到400℃。利用Raman谱、X射线光电子谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究基片温度对DLC薄膜的化学结合状态、表面粗糙度、薄膜显微硬度和薄膜内应力的影响。根据XPS和Raman谱分析得出，基片温度低于300℃时，sp3C杂化键的含量大约在40％左右；从300℃开始发生sp3C向sp2C的石墨化转变。随着沉积薄膜时基片温度的提高，DLC薄膜中sp3C的含量降低，由25℃时42．5％降到400℃时8．1％，XRD和AFM分析得出，随着基片温度的增加，DLC薄膜的表面粗糙度增大，薄膜的纳米显微硬度降低，摩擦系数提高，内应力降低。基片温度为100℃时沉积的DLC薄膜的综合性能最好，纳米显微硬度22GPa，表面粗糙度为0．75nm，摩擦系数为0．110。     

Fe基金属玻璃的耐辐照性能研究进展

Fe基金属玻璃具有长程无序结构且内含大量的自由体积,相较于传统耐辐照晶体金属具有不同寻常的结构优势,且由于其具有较低的加工成本、超高的强度、较好的软磁性能与较宽的过冷液相区等优良的理化性质,而得到研究人员的密切关注,被认为或可以作为面向等离子体候选材料应用于聚变装置中,因而关于其耐辐照性能的研究得到了广泛开展。团簇加连接原子模型可以指导金属玻璃组分的设计,获得具有更高玻璃形成能力的Fe基金属玻璃,且具有更大负混合焓的组分原子可以提升金属玻璃的晶化开始温度,为突破尺寸限制以及提高Fe基金属玻璃的稳定性提供了一条崭新的思路。从团簇加连接原子模型设计金属玻璃的角度简述了本课题组研究的两种成分的Fe基金属玻璃Fe80B13Si7及Fe68B25Zr7的选择依据,同时根据国内外研究现状,总结了在离子束辐照下,Fe基金属玻璃的结构、表面形貌、磁性能以及光学性能的变化,探究了其辐照损伤的形成机制,并浅析了Fe基金属玻璃具有较好的耐辐照性能的原因,为其应用于聚变堆环境作为第一镜等构件材料以及开发具有更大极限尺寸、更好耐辐照性能的Fe基金属玻璃的研究提供一定的数据支撑。     

强流脉冲离子束辐照对DZ4镍基高温合金表面结构和性能的影响

利用强流脉冲离子束(HIPIB)辐照DZ4镍基高温合金表面,离子束的加速电压为250 kV,脉冲宽度为70ns,束流密度为100A/cm2,脉冲次数分别为2,5,10和15次.根据扫描电镜分析得出,脉冲次数少时(2次和5次)离子束辐照后DZ4合金的表面出现熔坑,随着辐照次数的增加,表面的熔坑数量减少,多次脉冲(10次和15次)处理后,表面熔坑基本消失,表面变得平整;并且在近表层大约1μm～2 μm范围内晶粒细化.X射线衍射分析显示离子束处理后表面层存在压应力.HIPIB辐照处理使DZ4合金的表面在200 μm的范围内硬度有提高,同时其耐腐蚀和耐磨性能有明显提高.     

基片温度对强流脉冲离子束烧蚀等离子体沉积类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用强流脉冲离子束 (High intensitypulsedionbeam HIPIB)烧蚀等离子体技术在Si(1 0 0 )基体上沉积类金刚石 (Dia mond likecarbon DLC)薄膜 ,基片温度的变化范围从 2 5℃ (室温 )到 40 0℃。利用Raman谱、X射线光电子谱 (XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜 (AFM)研究基片温度对DLC薄膜的化学结合状态、表面粗糙度、薄膜显微硬度和薄膜内应力的影响。根据XPS和Raman谱分析得出 ,基片温度低于 30 0℃时 ,sp3C杂化键的含量大约在 40 %左右 ;从 30 0℃开始发生sp3C向sp2 C的石墨化转变。随着沉积薄膜时基片温度的提高 ,DLC薄膜中sp3C的含量降低 ,由 2 5℃时 42 .5 %降到 40 0℃时 8.1 % ,XRD和AFM分析得出 ,随着基片温度的增加 ,DLC薄膜的表面粗糙度增大 ,薄膜的纳米显微硬度降低 ,摩擦系数提高 ,内应力降低。基片温度为 1 0 0℃时沉积的DLC薄膜的综合性能最好 ,纳米显微硬度 2 2GPa ,表面粗糙度为 0 75nm ,摩擦系数为 0 .1 1 0。     

离子束辅助沉积制备TaN薄膜的X射线衍射分析

利用离子束辅助沉积技术制备ＴａＮ薄膜，并对其进行Ｘ射线衍射分析，掠入射的Ｘ射线衍射分析得出：离子束辅助沉积制备的ＴａＮ薄膜胆面心立方结构，晶格常数α为０．４４０５ｎｍ。根据Ｘ射线衍射分析，用屈服强度表征有ＴａＮ薄膜的显微硬度为１６－２０ＧＰａ，与文献上报道的显微硬度值接近。     

强流脉冲电子束辐照对铝薄膜的结构和性能影响

用多弧离子镀方法在DZA镍基合金基体上沉积3μm厚Al膜,用强流脉冲电子束辐照处理,加速电压为27 kV,束流密度为1.5 J/cm2,脉冲数为1次、5次和10次.SEM表面分析显示,脉冲处理后薄膜表面平整度随脉冲次数增加,但10次脉冲处理后有明显的微裂纹.电子束处理后有熔坑和喷发现象,5次脉冲处理后喷发现象最明显.截面的EPMA分析显示,电子束处理使Al膜与基体问混合.掠入射XRD分析表明,随着脉冲次数增加,Al含量减少,基体Ni含量增加,1次脉冲处理有非晶成份出现,多次脉冲处理后有NiAI新相出现,有利于薄膜耐腐蚀性能的提高.电子束辐照Al膜的耐腐蚀性能明显提高,自腐蚀电位提高约70%.     

Ar~(12+)离子辐照对金属玻璃和金属钨表面微观结构和性能的影响

为研究金属玻璃作为航空航天领域材料的可能性。采用能量为3 Me V,不同剂量的Ar~(12+)离子辐照金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8,研究金属玻璃的耐高电荷态离子的辐照行为,并与金属钨做比较。经SRIM模拟计算得出,3 Me V Ar~(12+)离子在金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8和金属钨中的射程分别为1.19μm和0.77μm;金属玻璃和金属钨的原子平均离位(DPA)峰值均出现在离子射程附近。不同剂量Ar~(12+)离子辐照后,金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8均保持非晶特性,均方根粗糙度随着辐照剂量的增加而增大。剂量1×1016 ions/cm2时,金属玻璃表面没有明显的辐照损伤;剂量为1×1016 ions/cm2时,波长1 400 nm对应的金属玻璃的反射率降低了约28%。而剂量1×1015 ions/cm2时,金属钨的反射率就降低了30%,剂量为1×1016 ions/cm2时,金属钨表面有大面积孔洞产生。     

离子束辅助沉积制备TaN薄膜的X射线衍射分析

利用离子束辅助沉积技术制备TaN薄膜，并对其进行X射线衍射分析。掠入射的X射线衍射分析得出：离子束辅助沉积制备的TaN薄膜是面心立方结构，晶格常数a为0．4405nm。根据X射线衍射分析，用屈服强度表征的TaN薄膜的显微硬度为16～20GPa，与文献上报道的显微硬度值接近。离子束辅助沉积制备的TaN薄膜宏观内应力较小，且都为压应力。晶粒尺寸大约在10nm左右，随着注入离子能量的增加，薄膜晶粒尺寸有长大的趋势。