离子束混合及离子注入陶瓷材料表面改性研究概述

对离子注入陶瓷材料引起的辐照损伤和材料力学性能、摩擦学性能的改善及陶瓷基体上金属薄膜的离子束混合增强粘着研究的进展进行了综述。     

离子注入α—Al2O3陶瓷材料的表面改性研究

研究了α－Ａｌ２Ｏ３单晶注入Ｎ＾＋后的力学性能变化。结果表明，注入剂量为１×１０＾１７Ｎ＾＋／ｃｍ＾２时，Ａｌ２Ｏ３的显微硬度提高了９２％，注入剂量为３×１０＾１７Ｎ＾＋／ｃｍ＾２时，在Ａｌ２Ｏ３表面形成晶层，导致表面软化，显微硬度只是其５０％左右。离子注入在样品表面产生了高达－１１５０ＭＰａ的压应力，材料的断裂韧性的改善与此有关，实验亦发现Ｎ＾＋离子注入后Ａｌ２Ｏ３的断裂韧性提高了９５％左右。     

离子注入技术对生物高分子材料的表面改性

简介了离子注入高分子材料研究领域的概况，重点阐述了利用离子注技术改善生物高分子材料表面生物相容性的研究进展。     

In^＋离子注入蓝宝石（α—Al2O3单晶）的表面改性研究

研究了〈０００１〉和〈１＾－２１０〉晶向蓝宝石（α－Ａｌ２Ｏ３单昌）在注入３６０ｋｅＶ、１×１０＾１６ｃｍ＾－２或１００ｋｅＶ、６×１０＾１６ｃｍ＾－１的Ｉｎ＾＋后产生的损伤、注入层的性能变化和退火行为。实验结果表明，退火过程中损伤的恢复和Ｉｎ的分布与退火气氛有关：在１００ｋｅＶ、６×１０＾１６ｃｍ＾－２的Ｉｎ＾＋注入时，注入层电阻率降低了１０个量级，大小为６．８×１０＾３Ω·ｃｍ，表面损伤层的显     

离子注入α－Al_2O_3陶瓷材料的表面改性研究

研究了α－Ａｌ２Ｏ３单晶注入Ｎ＋后的力学性能变化。结果表明，注入剂量为１×１０１７Ｎ＋／ｃｍ２时，Ａｌ２Ｏ３的显微硬度提高了９２％；注入剂量为３×１０１７Ｎ＋／ｃｍ２时，在Ａｌ２Ｏ３表面形成非晶层，导致表面软化，显微硬度只是基体的５０％左右．离子注入在样品表面产生了高达￣１１５０ＭＰａ的压应力，材料的断裂韧性的改善与此有关，实验亦发现Ｎ＋离子注入后Ａｌ２Ｏ３的断裂韧性提高了９５％左右．ＳＥＭ分析同样证明Ｎ＋注入ａ－Ａｌ２Ｏ３后，其表面力学性能确实有所改善。     

100keV金属表面改性离子注入与混合两用机

叙述了１００ｋｅＶ金属表面改性离子注入与混合两用机的总体结构及各主要部件的技术参数。该机经过调试各项主要指标已达到设计要求，工作稳定可靠，已开始金属材料表面改性实验。     

模具钢电子束表面改性研究

利用电子束进行表面热改性处理是材料表面中的一种新兴技术。本文利用强流脉冲电子束（High current pulsed electron beam,HCPEB)技术对模具钢D3（Cr12Mo1V1）和模具钢H13（4Cr5MoSiV1)进行了表面改性处理。对改性试样进行了表面形貌及组织结构分析，并进行了显微硬度及磨损性能测试，结果表明，电子束轰击处理后试样的最表层发生熔化，晶粒明显细化，表面重熔层厚度最厚处达到10μm左右。试样次表层几百微米范围内都存在显微硬度增加现象，并呈现特殊的曲线分布状态。试样相对耐磨性也分别提高了5．63倍（D2）和11．76倍（H13）。     

Cu离子和Al离子注入M2钢表面改性研究

报道了M2型高速工具钢在Cu,Al离子注入后表面硬度及抗磨损性的变化。对注入样品进行了显微硬度及抗磨损性的测量和XRD与RBS分析,观察了表面强化与离子注入条件之间的关系。结果显示,注入样品与未注入样品相比,表面硬度及抗磨损性均有显著提高。分析结果表明,Cu,Al离子注入后样品中产生了不同的相,它们对表面强化所起的作用不同。     

In~+离子注入蓝宝石(α-A1_2O_3单晶)的表面改性研究

研究了＜０００１＜和＜１２１０＞晶向蓝宝石（α－Ａｌ２Ｏ３单晶）在注入３６０ｋｅＶ．１×１０￣１６ｃｍ￣－２或１００ｋｅＶ、６×１０￣１６ｃｍ￣－２的Ｉｎ￣＋后产生的损伤、注入层的性能变化和退火行为。实验结果表明，退火过程中损伤的恢复和Ｉｎ的分布与退火气氛有关：在１００ｋｅＶ、６×１０￣１６ｃｍ￣－２的Ｉｎ￣＋注入时，注入层电阻率降低了１０个量级，大小为６．８×１０￣３·ｃｍ，表面损伤层的显微硬度提高了９２％；在３６０ｋｅＶ，１×１０￣１６ｃｍ￣－２的Ｉｎ＋注入时，其表面损伤层的显微硬度提高了４５％，在空气中不同温度下退火后，其显微硬度的变化和损伤的变化具有相同的规律。     

慢正电子束研究N^＋注入金属镍中生成的缺陷

用慢正电子束配合多普勒湮没能谱测量技术研究N~+离子注入镍样品产生的缺陷。由未注入的样品得到了正电子在镍中的扩散参数E_0=4.6keV。比较两个样品的S参数随入射正电子能量变化的曲线给出了95keV、6.4×10~(17)/cm~2剂量的N~+注入镍样品所产生的缺陷分布;缺陷由表面一直延伸到190nm,浓度最大的区域在27—110nm。这些都与由Trim程序的Monte Carlo模拟计算的结果很好地符合。     

高温下GH3535合金中的氢同位素扩散渗透效应分析

Flibe具有熔点低、中子性能好、沸点高等特点,是未来大型氟盐冷却高温堆的主要候选氟盐冷却剂之一,在堆芯中与中子相互作用后会导致一定量的副产物氚产生。根据哈氏N合金的成分,钍基熔盐堆核能系统(TMSR)发展了GH3535合金,作为未来大型熔盐堆的主要候选结构材料。本实验中采用GH3535合金为试样,通过使用压力差驱动原理搭建的氢同位素扩散渗透装置,试验测得了400~800℃的温度下氢气、氘气在该合金中的渗透系数、扩散系数、Sieverts常数等主要参数。实验结果表明,氢气与氘气在GH3535合金中的扩散渗透机理均属于基体扩散控制过程,扩散渗透过程中氢气、氘气的主要参数与相应温度关系均符合阿累尼乌斯公式。对于不同质量数的氢同位素原子,拟合后渗透系数和扩散系数的指前因子之比分别为1.4:1和1.2:1,扩散和渗透过程中的激活能也非常接近,符合经典扩散理论的同位素效应,可以估算得到氚在GH3535合金中扩散渗透时的主要参数大约为氢的1/3(1/2),并可能用于氚在熔盐堆中的分布计算。     

Absorption effect of pure nickel on the corrosion behaviors of the GH3535 alloy in tellurium vapor

In this study,pure Ni was demonstrated to pro-tect the GH3535 alloy from Te vapor corrosion because of its strong absorption capacity.Severe Te corrosion of a single GH3535 alloy sample occurred in Te vapor at 700℃,which manifested as complex surface corrosion products and deep intergranular cracks.However,when pure Ni and the GH3535 alloy were put together in the vessel,the GH3535 alloy was completely protected from Te corrosion at the expense of the pure Ni.Thermody-namic calculations proved that the preferential reaction between pure Ni and Te vapor reduced the activity of Te vapor considerably,preventing the corrosion of the GH3535 alloy.Our study reveals one potential approach for protecting the alloys used in molten-salt reactors from Te corrosion.     

分子束外延生长硅薄膜缺陷性质的单能慢正电子束研究

用慢正电子束流作为探针,测量了不同温度下用分子束外延生长的硅薄膜的正电子湮没Ｓ参数,讨论了外延层质量与生长温度及膜层厚度的关系,所得结论为：对于几百纳米厚度的分子束外延生长层,５００℃左右是一个比较合适的生长温度范围。温度过低,膜中将会含有大量的空位型缺陷;温度太高,杂质在材料中会有明显的扩散行为,对产品性能发生较大影响。     

离子注入改善钢表面性能的研究

离子注入提供一种精确控制和改善钢表面性能的最灵便和最直接的方法。本文研究了离子注入对钢的表面硬度、光反射率和高温氧化性能的影响。     

用成像板探测正电子

用成像板对常用正电子源＾３２Ｎａ进行了一系列感光实验。结果显示,激发辐射的光子强度值ｆ（ｐ）与成像板记记载的正电子流强ｆ（ｅ＾＋）成正比关系。在北京慢正电子束设备上进行了单慢正电子的感光实验,结果表明,成像板是慢正电子的一种优良的二维位置灵敏探测器。     

GEANT4 simulation of slow positron beam implantation profiles

The paper presents the positron implantation profiles, which are important for proper interpretation of data produced in slow-positron depth defect spectroscopy (VEPAS). In the paper, we compared the profiles reported in other publications and those obtained using the GEANT4 codes, which are used for the simulation of interaction of energetic particles with matter. The comparison shows that the GEANT4 codes produce profiles which match fairly well with those generated by other codes, which take into account more accurately processes at low energies when positrons interact with core electrons, valence electrons, plasmons etc. The profiles in different materials simulated for different implant energies were parameterized using two analytical formulas: the Makhovian profile and the profile proposed by Ghosh et al. [V.J. Ghosh, D.O. Welch, K.G. Lynn, in: E. Ottewite, A.H. WeissSlow (Eds.), Positron Beam Techniques for Solids and Surfaces, Jackson Hole, Wyoming, AIP Conference Proceedings, Vol. 303, New York, 1994, p. 37]. The adjustable parameters obtained are presented in Table 1 and Table 2. The total backscattering probability obtained from the GEANT4 simulations is in agreement with experimental data reported.     

飞行时间法测量真空电子偶素产额研究低能离子溅射诱导的缺陷损伤

利用飞行时间谱直接测量了低能正电子与表面相互作用时的真空Ｐｓ产额．该方法比通常的峰法和峰－谷法准确、简单：利用该方法研究了Ａｒ＋溅射在Ｓｉ（１００）面上诱导的缺陷损伤及退火行为。     

He~+注入Si(100)缺陷退火效应的慢正电子束研究

用慢正电子束探针测量了经剂量为 5× 10 16cm-2 的 140keVHe+ 注入的Si(10 0 )单晶S参数与正电子入射能量的关系 ,得到了注入产生缺陷的分布规律 ,发现近表面区域损伤不大 ,缺陷主要是直径小于 1nm的空位或空位团 ,较深的射程末端区域损伤严重 ,缺陷主要是微空洞和微气泡。对退火效应的研究表明 ,低温下退火空位缺陷得到了很好的消除 ,而高温下退火微空洞和微气泡发生融合 ,而且尺度增加     

Finite element analysis of ion-implanted diamond surface swelling

We present experimental results and numerical finite element analysis to describe surface swelling due to the creation of buried graphite-like inclusions in diamond substrates subjected to MeV ion implantation. Numerical predictions are compared to experimental data for MeV proton and helium implantations, performed with scanning ion microbeams. Swelling values are measured with white-light interferometric profilometry in both cases. Simulations are based on a model which accounts for the through-the-thickness variation of mechanical parameters in the material, as a function of ion type, fluence and energy. Surface deformation profiles and internal stress distributions are analyzed and numerical results are seen to adequately fit experimental data. Results allow us to draw conclusions on structural damage mechanisms in diamond for different MeV ion implantations.