强流脉冲离子束辐照对钛合金表面相结构的影响

利用X射线衍射(XRD)和能量色散的特征X射线谱(XEDS)扫描,对强脉冲离子束辐照钛合金的表面结构特征和成分分布进行了测试与分析。结果表明,试样钛合金为(α+β)型两相钛合金。当以低能流密度离子束辐照时,材料表面粗糙度的增加导致结构发生明显变化;随着离子束能流密度的增加,材料表面层出现微小非晶相;表面元素呈明显的层状均匀分布;多次脉冲离子束辐照下,表面形成Al2O3等氧化物,从而利于被辐照表面抗氧化性的提高。进一步提高离子束能流密度,多次脉冲辐照,材料表面形成了新相Al6MoTi和AlMoTi2。     

用~(16)O(α,α)~(16)O共振散射研究氧杂质对WSi_2形成及其性质的影响

用~(16)O(α,α)~(15)O共振散射在E_R=3.042MeV共振,分析样品中氧含量及浓度分布,研究了离子束混合引起的W-Si多层薄膜间的反应及形成的WSi_2薄膜性质与膜中氧杂质浓度的关系,氧的再分布与退火温度的关系。发现随着退火温度升高,氧朝表面扩散。形成硅化物时氧从硅化物中排出,并在表面和硅化物与单晶硅衬界面积累。在350℃下用As离子辐照时,含氧较低的样品直接形成六角WSi_2相,含氧较高的样品没有得到六角WSi_2相。含氧较少的样品,在离子束辐照下混合较均匀,形成的二硅化钨薄膜有较大的晶粒和较小的电阻。     

动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜的X射线光电子能谱与俄歇电子能谱研究

本文介绍的动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜系在不锈钢基体上进行1keV氩离子束溅射沉积铬(同时通入一定量的O),并用100 keV的氩离子束或氧离子束轰击该样品.对两种离子束轰击形成的氧化铬薄膜进行了X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和俄歇电子能谱(Auger electron spectroscopy,AES)的分析研究.发现Ar 离子束制备的氧化铬薄膜主要是Cr2O3化合物,而O 离子束制备的氧化铬薄膜含有其它价态的铬氧化物.Ar 离子束制备氧化铬薄膜的污染碳少于O 离子束制备.与O 离子束制备相比较,相同能量的Ar 离子束轰击更有利于提高沉积的Cr原子与周围O2的反应性;Ar 离子束制备的氧化铬薄膜过渡层的厚1/3左右,较厚的过渡层显示了制备的薄膜具有较好的附着力.     

As离子束混合形成硅化钨的卢瑟福背散射分析

本工作用卢瑟福背散射研究了离子束混合方法形成硅化钨的条件。通过对热烧结和离子束混合法的比较,结合X射线衍射分析相结构的结果,指出离子束混合法可降低形成二硅化钨所需的退火温度。观察到氧杂质对形成条件的影响,简单讨论了离子束混合形成硅化物的机理。     

类金刚石薄膜的同步辐射光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱全电子产额模式(TEY)对石墨、金刚石薄膜和类金刚石薄膜(DLC)的ClsX射线吸收谱进行了研究。在高真空里表面净化处理后,在类金刚石薄膜的Cls吸收谱中分别观察到对应于金刚石sp^3杂化结构成分和石墨sp^2杂化结构成分的特征峰,说明了类金刚石薄膜是由碳sp^2、sp^3两种杂化结构无序混合形成的非晶碳结构;然后,测量了一系列类金刚石薄膜样品的ClsX射线光电子能谱(XPS),得到了每组样品的sp^2、sp^3成分比。     

加速器联机装置运行状况

2008年武汉大学加速器联机系统初步建成,200 kV离子注入机至透射电镜束线进行了运行调试,开展了气体离子注入单晶Si、GaAs、Ag纳米晶和超临界反应堆材料(C276和6XN)的原位结构研究。结果表明,样品在注入至一定剂量时发生明显多晶和非晶化,单晶Si出现非晶化的临界剂量在10~(14) cm~(-2)。C276材料经1×10~(15)cm~(-2)的Ar离子辐照后,产生尺寸3-12 nm的位错环,其密度随剂量提高而增大,至5×10~(15)cm~(-2)出现多晶,剂量超过3×10~(16) cm~(-2)出现非晶化。在加速器-电镜联机光路上安装在线RBS靶室对离子束辐照材料进行元素成分和晶格定位测试。靠近电镜端安装50 kV低能离子源,开展核材料中氦泡形成过程的原位观测。对RBS/C装置进行数字化改造,用Labview控制系统运行,目前可进行计算机控制的背散射沟道测试。     

氢离子在含铍合金中的渗透

测量了氢离子束通过 Cu-1.85 wt%Be 薄膜的渗透率,样品的表面成分由在位的俄歇电子谱仪(AES)监测。表面分析表明在本实验条件下,样品表面形成了致密的氧化铍(BeO),深度分布证实其厚度约为4 nm。氧化铍在表面的覆盖来源于真空中残余氧气在样品表面的化学吸附,从而导致了铍的择优氧化。而这种表面偏析可能会对氢渗透起到表面势垒的作用。为此在573 K到873 K 的温度范围内,测量了能量为3 keV,束流强度为5.6×10~(13)H/cm~2·s 的氯离子束通过样品的渗透率。实验结果与纯铜和纯铍的渗透率相比较,并按照氧化铍的表面势垒作用对渗透行为的影响进行了讨论。     

硅酸盐玻璃成分及杂质元素在玻璃中分布的探讨

本文用离子束背散射分析方法,测定了几种硅酸盐玻璃的成分以及杂质元素在玻璃中的分布。(1)给出硅酸盐玻璃所含成分,结果与制备样品时主要元素配比值基本接近。(2)硅酸盐玻璃的主要成分是SiO_2,很易受碱溶液的腐蚀。经过Ba(NO_3)_2熔盐在外加直流电场作用下处理的样品,用背散射测量,结果表明表面层中扩散进相当量的Ba离子,浓度高达5×10~(21)atom/cm~3,在深度大于700A处,仍有2.4×10~(21)atom/cm~3的浓度,因此,在玻璃表面形成大量BaO,提高     

316L不锈钢包埋渗铝涂层制备及动力学研究

包埋渗铝技术是制备阻氚涂层常用工艺,其中形成的Fe-Al渗层微观组织对最终形成Al₂O₃涂层的阻氚性能有重要影响。选取AlCl₃(1 wt%)为催化剂,在316L不锈钢基体表面上开展了粉末包埋渗铝工艺试验,采用扫描电镜、X射线能谱分析、X射线衍射等测试手段,分析了渗铝温度和保温时间对基体表面Fe-Al渗层的相结构、微观结构、成分组成的影响,并建立了渗铝过程的动力学模型。试验结果表明：渗铝层由铁铝相组成,存在一定量的铁铝铬、铁铝镍析出物;高的渗铝温度有利于渗铝层的生长,1 023 K以上渗铝层出现明显分层现象;延长渗铝时间能够提高Fe-Al渗层的厚度,但对其物相组成没有影响。根据以上结果,对Fe-Al渗层形成过程进行动力学分析,发现渗铝温度对渗层生长速率的影响符合Arrhenius关系,获得了316L不锈钢包埋渗铝的Arrhenius活化能约为79.23 kJ·mol^-1。同时,拟合出了渗铝时间与涂层厚度的关系式为h=14.585t^1/2+19.514。     

离子束混合-材料表面改性

离子束穿过薄标记层要引起层内物质浓度沿深度分布的弥散。同样,离子束穿过金属和半导体或金属和金属之间的交界面,也要引起这种弥散。用真空沉积法,在SiO_2那样不活泼材料表面上沉积二个或多个元素薄层,以形成多层结构的样品。然后,在一定的温度下用Ar~ 、Kr~ 或Xe~ 那样的惰性气体离子束流轰击,可形成各种平衡的和亚稳定的化合物,无定形层或固溶体,这就是离子束混合(Ion-Beam Mixing)。     

Thermal solid phase epitaxial growth and ion-beam induced crystallisation of Ge ion implanted layers in silicon

Solid phase epitaxial growth (SPEG) of amorphous SiGe layers in Si has been investigated. The amorphous layers were formed by 40 keV ⁷⁴Ge⁺ ion implantation in Si(100) single crystals with doses giving 22 at.% Ge at the maximum of the ion implanted distribution of Ge. SPEG of the amorphous layers was achieved by either thermal SPEG or a combination of thermal SPEG and ion-beam induced crystallisation (IBIC). The crystal quality of the layers was investigated by Rutherford backscattering spectrometry and transmission electron microscopy. Fully crystallised SiGe alloy layers were obtained by annealing in a furnace at 550°C for 60 min or at 850°C for 20 min. However, the SiGe alloy layers contain extended defects formed at the relaxation of the built-in strain in the alloy layer. When the combination of thermal SPEG and IBIC was used for the SPEG very few of these defects were formed.     

低温离子束混合形成非晶态Pd_(0.67)B_(0.33)合金

Stritzker和Becker用离于注入法制备了PdB_(1.5)合金,证实它具有超导性。Orsay组曾系统地研究过离子注入Pd_(1-x)B_x系(0≤x≤0.54)的电学性质,表明当B的浓度达到共晶浓度(x=0.27)时,Pd_(1-x)B_x为非晶态;当B的浓度x≥0.40时,样品具有超导性。 离子束混合利用载能离子穿越不同元素薄层和固体原子碰撞,引起原子离位的输运作用,     

The irradiation variation of amorphous alloy FeSiB using for fusion devices induced by 2 MeV He ions

Because of its unique long range disordered structure and numerous free volume, amorphous alloy is considered to be able to accommodate the damage caused by ion bombardment and has good irradiation resistance. 2 MeV He~+ions were selected to irradiate amorphous alloy Fe80 Si7 B13, and it was found that the arrangement of atoms in the amorphous alloy became uneven. In the bubble layer located near the He ion range which was about 3.5 μm from the surface, the local atoms had a tendency of ordered arrangement. Under the irradiation, no obvious damage could be observed on the surface of the amorphous alloy, while the surface roughness increased, which reduced the surface relative reflectivity of the amorphous alloy. After the irradiation, the Fe-based amorphous alloy maintained the soft magnetic performance. The variation of atomic arrangement in the amorphous alloy enhanced its saturation magnetic induction intensity.     

离子束混合生成银-黄铜合金混层及其摩擦性能

黄铜是工业上应用十分广泛的一种合金材料,若能改善其表面的摩擦性能,又保持基体原有的强度,将是具有实际意义的。为此,我们用离子束混合技术将银引入黄铜基体,在表面生成了润滑性能良好的银-黄铜合金混层,并对其摩擦性能、强度及与基体的结合力作了对比试验,然后用AES、SIMS、SEM以及光学显微镜对其混合状态和表面形貌作了分析和     

Catalytic technology for water treatment by micro arc oxidation on Ti-AI alloy

The feasibility of the formation of a liquid plasma catalysis system through micro arc oxidation(MAO) under AC power with titanium-aluminum alloy electrodes was investigated.In the decolorization of organic dyeing wastewater simulated with Rhodamine B,Ti-Al alloy electrodes were superior over Ti electrodes and Al electrodes.The optimal molar percentage of Ti in alloy electrodes was 70%and the optimal decolorization rate was up to 88.9%if the additive suitable for Al was added into the solution to be treated.The decolorization rates were the same in the case of the alloy-alloy electrodes and alloy-Al electrodes.The proportion of the effects of plasma,TiO_2 catalyzer during MAO and H_2O_2 after MAO in decolorization has been obtained.With the catalysis of TiO_2 formed on the electrodes,the reaction rate was improved by a maximum of 95%and the decolorization rate was improved by a maximum of 71.6%.Based on the spectral analysis,the plasma catalysis mechanism has been studied.     

非晶合金Fe_（73．1）Cu_（1．2）Nb_（3．2）Si_（12．5）B_

采用Ｍ　ｓｓｂａｕｅｒ效应和ＸＲＤ分析方法研究了非晶合金Ｆｅ７３．１Ｃｕ３．２Ｎｂ３．２Ｓｉ１２．５Ｂ１０．０的晶化。实验表明，该非晶合金有两个晶化阶段。在第一阶段晶化后，样品主要由ＤＯ３型的ａ—ＦｅＳｉ合金的超细颗粒和作为晶界的非晶相两部分组成。随着退火温度的上升，晶化相的含量增加，非晶相含量减少、在第二阶段晶化后，残余的非晶相就晶化为Ｆｅ２Ｂ和Ｆｅ２３Ｂ６化合物以及可能为Ｆｅ－Ｎｂ－Ｂ之类的顺磁相。