氦离子辐照非晶态合金的表面损伤研究

用扫描电子显微镜研究了室温下氦离子辐照Fe77Ni5B18等 10种非晶态合金的表面形貌。氦离子的能量为 4 0keV和 6 0keV ,总注量为 1.0× 10 18— 4 .0× 10 18He/cm2 。对于不同的注量和不同的材料 ,观察到了层离、发泡、剥落、发泡破裂、二代发泡和多孔结构等多种表面损伤类型。测量了泡的直径和剥落泡皮的厚度 ,并讨论了表面损伤类型和初现的临界注量与材料种类和离子能量的关系。     

Ar离子辐照的非晶态合金表面发泡扫描电镜观测

１５０、１９５和３００ｋｅＶＡｒ离子在室温下辐照非晶态合金Ｃｏ７０．２Ｆｅ３． ９Ｎｄ３．９Ｓｉ１４Ｂ８和Ｃｏ６６Ｆｅ４．５Ｖ２．２５Ｎｉ２．２５Ｓｉ１０Ｂ１５，扫描电镜在一定的辐照剂量范围观测到了表面发泡形成，发泡形成的临界剂量和直径随离能量增加而增加。Ａｒ离子能量高于１９５ｋｅＶ时，发泡和发泡破裂是主要的表面损伤现象，而在１５０ｋｅＶＡｒ离子辐照下，未观测到发泡破裂。     

195keV Ar^＋辐照非晶态合金表面损伤形貌的研究

用扫描电子显微镜观测研究了室温下１９５ｋｅＶＡｒ＋辐照非晶态合金Ｃｏ（６０）Ｆｅ（１２）Ｎｉ（１０）Ｓｉ６Ｂ（１２）和Ｆｅ（３９）Ｎｉ（３９）Ｖ２Ｓｉ（１２）Ｂ８在各剂量阶段的表面损伤形貌。结果表明，表面损伤是发泡和溅射相互竞争的过程。低剂量下，表面损伤以发泡为主；而在高剂量时，表面发泡消失，溅射造成的多孔粗糙表面损伤结构形成。对高剂量时表面发泡消失的可能机制作了探讨。     

He+离子辐照Inconel 718合金表面形貌改变及机理研究

研究了3种不同剂量He⁺离子辐照后Inconel 718合金的形貌变化规律及其形成机理。结果表明,He⁺离子辐照会在合金表面形成纳米多孔结构,其孔径会随辐照剂量的增加而增大。此外,He⁺离子辐照还会破坏合金表面δ相并导致碳化物的持续溅射损耗,且这一现象会随着辐照剂量的增加而愈发严重。由于辐照过程中氦泡间微观应力σ n作用会引起毗邻材料断裂及氦泡合并长大,且辐照溅射作用又会导致氦泡上层薄膜的损耗甚至破裂,因而这也是He⁺离子辐照Inconel 718合金表面纳米多孔结构的形成机制。     

600℃下氦离子辐照316L不锈钢氦泡形成的研究

在聚变堆与快堆中，高能中子通过（ｎα）反应在结构材料中产生大量的氦。氦聚集形成氦泡，引起材料各种性能的下降；特别是高温下氦流到晶界形成氦泡，使材料发生脆性断裂。对材料中氦泡的形核及长大规律的研究是研究材料中氦脆的基本机制及堆辐照环境中材料微观结构变化...     

高温He离子辐照GH3535合金的损伤效应

采用500 keV的He离子在750 ℃下对GH3535合金样品进行辐照,然后利用掠入射X射线衍射（GIXRD）、透射电子显微镜（TEM）和纳米压痕仪分别对样品的氦泡和位错环辐照缺陷的演化及纳米硬度的变化进行了研究。结果表明,GH3535合金晶格辐照后发生了轻微畸变;离子辐照在样品中形成了大量尺寸为2～5 nm的氦泡和位错环。辐照产生的氦泡和位错环等缺陷在基体中钉扎位错,从而使材料产生了辐照硬化现象,样品硬度随辐照剂量的增加而增大。当辐照剂量达2×1016 cm-2时,辐照样品发生了明显的硬化饱和现象,利用Nix Gao模型计算得此时的硬化程度为64%。     

氦离子辐照烧结碳化硅损伤效应研究

利用中国科学院近代物理研究所320 kV高压平台提供的氦离子辐照烧结碳化硅,辐照温度从室温到1 000 ℃,辐照注量为1015~1017 cm-2。辐照完成后,进行退火处理,然后开展透射电子显微镜、拉曼光谱、纳米硬度和热导率测试。研究发现,烧结碳化硅中氦泡形核阈值注量低于单晶碳化硅。同时,氦泡形貌和尺寸与辐照温度、退火温度有关。另外,对辐照产生的晶格缺陷、元素偏析进行了研究。结果表明,辐照产生了大量的缺陷团簇,同时氦泡生长也会发射间隙子,在氦泡周围形成间隙型位错环。在晶界处,容易发生碳原子聚集。辐照导致材料先发生硬化而后发生软化,且热导率降低。     

氦离子辐照对镍基合金硬度的影响

在室温下对镍基合金进行了氦离子辐照,利用纳米压痕仪测试了微观硬度,利用慢正电子多普勒展宽谱(Doppler Broadening Spectrum,DBS)和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)分析了微观缺陷,利用离子束分析弹性反冲探测(Elastic Recoil Detection,ERD)技术测量了氦的浓度深度分布。结果显示合金样品的硬度随剂量而增大,退火后合金样品硬度增量有所减小,并观测到氦泡生成。合金硬化的主要原因是由于氦离子辐照产生了1-7 nm的缺陷团簇,而退火后不稳定缺陷的回复及氦-空位复合体数量的减少造成了硬化强度减弱。     

低能氦离子辐照诱导的钨材料结构演化

在温度为923 K、氦离子流强为7×10~(21) m~(-2)·s~(-1)的条件下,考察了低能氦离子辐照对钨材料表面结构的影响。采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、导电原子力显微镜(Conductive Atomic Force Microscope,CAFM)、称重法、X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)以及电子背散射衍射(Electron Back-Scattered Diffraction,EBSD)对辐照后钨材料的结构演化规律进行了分析。SEM和CAFM的研究表明,在辐照初期样品表面形成了纳米尺寸的氦泡,随着辐照剂量的增加,氦泡的尺寸和密度逐渐增加,最终引起钨表层的剥落。质量损失和溅射产额的分析结果表明,钨材料表层的剥落是钨损伤的主要形式。SEM、XRD和EBSD的分析证实了辐照后钨样品的表面形貌变化与晶体取向之间具有很强的关联性。研究结果表明,相对于(101),氦原子更容易在(111)和(001)等晶面上吸附、扩散和聚集,这些研究结果将为面向等离子体材料的优化设计提供有用的参考。     

氦对Fe-Cr-Ni合金和Fe-Cr-Mn合金辐照损伤的影响

利用超高压电镜与高能离子加速器连接装置 ,研究了氦 (He)对Fe Cr Ni和Fe Cr Mn两类奥氏体型合金辐照损伤行为的影响。观察了辐照过程中二次点缺陷的演变、空洞的形成以及辐照诱导晶界处溶质元素浓度的变化。实验结果表明 :He能促进两类合金空洞核心的增加 ,但空洞尺寸和密度不同 ;He能有效抑制辐照诱起晶界元素偏析 ,但对不同原子尺寸的溶质原子抑制效果不同。该差别是由于He的注入提高空位移动激活能和改变点缺陷与溶质原子相互作用的效果     

Blistering and flaking of amorphous alloys bombarded with He ions

The blistering and flaking behavior of many kinds of amorphous alloys under helium ion bombardment at room temperature was investigated.Helium ions with energies of 40keV and 60keV were implanted within the fluence range (1.0-4.0)013310^18ions/cm^2.The surface topography of samples after irradiation was observed by using a scanning electron microscope.The diameter of blister and the thickness of exfoliated blister lids were measured.The results showed that many kinds of surface topography characteristics appeared for different fluences,energies and amorphous alloys,such as flaking,blistering,exfoliation,blister rupture,secondgeneration blistering and porous structure.The dependence of surface damage modes and the critical fluence for the onset of blistering and flaking on the sort of materials and ion energy was discussed.     

Positron annihilation study of effect of aluminum on iron－based amorphous alloys

Seven Fe-based amorphous alloys have been studied by Doppler broadening and lifetime techniques of the positron annihilation.It is shown that the parameters of positron annihilation in the Fe-based amorphous alloys containing more aluminum are larger than those in the alloys with less aluminum,which means that the existence of element Al in Fe-based amorphous alloys results in more vacancy-like defects.     

非晶态合金的射频场崩塌效应的研究

在射频场中非晶合金的穆斯堡尔谱显示崩塌效应。通过谱线热红移的测量，确定样品在射频场中发生崩塌时的温度远低于居里温度，说明崩塌效应并不是射频场的热效应可能引起的铁磁－顺磁转变。较强射频场作用的后效应的观察结果无法用相干翻转模型来解释，而同磁性原子团簇随机起伏的假设一致，说明射频场引起的磁性簇的随机起伏导致了穆斯堡尔谱的崩塌。     

非晶态Fe—（Co,Cr）—Zr合金的磁矩分布和电子结构的穆斯堡尔谱研究

分析了室温、７７Ｋ及外加磁场下淬火态和室温下掺氢非晶态Ｆｅ９０－ｘＣｏｘＺｒ１０（ｘ＝４，１０，２０，３０，４０）和Ｆｅ９０－ｙＣｒｙＺｒ１０（ｙ＝０，４，７，１３，１６）的穆斯堡尔谱和超精细场分布Ｐ（Ｈｈｆ）－Ｈｈｆ。实验结果表明：（１）Ｆｅ９０－ｘＣｏｘＺｒ１０（ｘ＝３０，４０）的Ｐ（Ｈｈｆ）是单峰的，表现为强的铁磁性；崦Ｆｅ９０－ｘＣｏｘＺｒ１０（ｘ＝４，１０，２０）和Ｆｅ９０－ｙＣｒｙＺｒ     

Temperature dependence of erosion of alloys of vanadium and niobium during bombardment with helium ions

Conclusions It has been established that maximal erosion of vanadium and its alloys is observed at 700–900°K, the corresponding range for niobium alloys being 900–1100°K. The maximal value of the erosion coefficients of alloys for vanadium and alloys V+25% Zr+C, Nb+4.2% Mo+Zr, and Nb+1.1% Zr+C is 1.5±0.7, 0.6±0.3, 0.4±0.2, and 0.15±0.07, respectively.Translated from Atomnaya Énergiya, Vol. 42, No. 1, pp. 13–15, January, 1977.     

Helium retention of vanadium alloy after energetic helium ion irradiation

Helium irradiation experiments of V–4Ti alloy were conducted in an ECR ion irradiation apparatus by using helium ions with energy of 5 keV. The ion fluence was in the range from 1 × 10¹⁷ He/cm² to 8 × 10¹⁷ He/cm². After the helium ion irradiation, the helium retention was examined by using a technique of thermal desorption spectroscopy (TDS). After the irradiation, the blisters with a size of about 0.1 μm were observed at the surface, and the blister density increased with the ion fluence. Two desorption peaks were observed at approximately 500 and 1200 K in the thermal desorption spectrum. When the ion fluence was low, the retained helium desorbed mainly at the higher temperature regime. As increase of the ion fluence, the desorption at the lower temperature peak increased and the retained amount of helium saturated. The saturated amount was approximately 2.5 × 10¹⁷ He/cm². This value was comparable with those of the other plasma facing materials such as graphite.