CuZr基非晶合金的离子辐照效应
发布时间：2021-11-09 19:56
本文以Cu50Zr50和Cu50Zr45Al5非晶合金为研究对象,使用120ke V的氢离子、氦离子和氮离子对其进行辐照处理(每种辐照离子选取1.7×1015ions/cm2、5×1015ions/cm2、1×1016ions/cm2和2×1016ions/cm2四个剂量),然后借助同步辐射实验装置、纳米压痕仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜等仪器探究离子辐照对Cu50Zr50和Cu50Zr45Al5非晶合金微观结构和性能的影响,总结得出CuZr基非晶合金的离子辐照效应。理论计算了氢离子、氦离子和氮离子与Cu50Zr50和Cu50Zr...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非晶合金及晶态合金的结构特点[4]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-30mm的La65Al14(Cu5/6Ag1/6)11(Ni1/2Co1/2)10块体非晶合金。2012年，Nishiyama等人[29]制备出尺寸达到Φ80mm×85mm的Pd42.5Cu30Ni7.5P20非晶合金棒(图1-2)，这也是迄今为止世界上尺寸最大的块体非晶合金。进入21世纪以来，许多容易制备且性能优异的非晶合金被发现，逐渐地在装备制造、体育器材、电子信息等诸多领域投入使用，展现出巨大的工程应用潜力，吸引着一代又一代的科研学者对其进行不懈地研究。图1-2Pd42.5Cu30Ni7.5P20非晶合金[29]1.3非晶合金的辐照效应和研究现状非晶合金的离子辐照效应是入射离子与非晶合金相互作用所产生的一切现象，主要指离子辐照到非晶合金内部产生辐照缺陷，造成非晶合金微观结构以及宏观力学、物理和化学性能的改变。本质上，非晶合金的辐照效应来自于辐照离子与非晶合金原子的相互作用，它包括碰撞过程、缺陷形成过程和微观结构的演化过程[30]。如图1-3所示，当具有一定能量的入射粒子辐照到固体中后，与路径上的靶材原子发生一系列碰撞，这是引起辐照效应最更根本的原因。入射离子和非晶合金原子碰撞分为非弹性碰撞和弹性碰撞两种，非弹性碰撞会使非晶合金原子发生电离、电子激发等过程，使入射离子一部分能量转化非晶合金的内能；弹性碰撞不改变非晶合金原子的结构和性质，但会造成非晶合金原子移位，当移位原子具有较大的动能时也会造成其相邻原子移位，从而形成碰撞级联，产生空位、贫原子区等结构缺陷。相比于非弹性碰撞，辐照离子和非晶合金原子发生弹性碰撞对非晶合金结构和性的能影响更大，会造成非晶合金原子大量移位，破坏非晶合金的结构。但由于非晶合金原子空间上的不规则分布，移位原子不会在非晶合金基体内产生新的缺
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-图1-3入射粒子在固体中的碰撞过程示意图[30]在20世纪70年代末，学者使用Ni+离子辐照Fe40Ni40P14B6非晶合金，发现Fe40Ni40P14B6非晶合金体积发生了膨胀[31]。1982年，Itoh等人[32]使用正电子湮灭技术研究了辐照前后Mo60Si40非晶合金的结构变化，实验发现正电子在辐照后Mo60Si40非晶合金中的寿命更长，这说明辐照后Mo60Si40非晶合金基体中的空位、贫原子区等结构缺陷数量增多，捕获了更多的正电子。Audourd团队[33]在23K低温环境下分别用2.5MeV的电子和1MeV的Li+离子辐照Fe80B20非晶合金，并用1.7MeV的α粒子在低温下辐照Fe80B20非晶合金，也发现辐照后非晶合金样品中产生了类似空位等缺陷。随后，Klaumunzer等人[34]使用285MeV的Kr+离子辐照Pd80Si20非晶合金，则是发现了一种新的辐照生长现象，如图1-4所示，实验中Pd80Si20非晶合金样品体积未发生变化，但改变了Pd80Si20样品的外观形状，样品的离子辐照表面尺寸变大。一系列研究表明，离子辐照对非晶合金存在着不同程度的损伤作用。图1-4Pd80Si20非晶合金辐照表面宽度随辐照剂量的变化[34]
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶合金的离子辐照效应[J]. 卞西磊,王刚. 物理学报. 2017(17)
[2]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[3]金属材料中高能重离子辐照效应的理论描述[J]. 王志光,金运范. 原子核物理评论. 2000(03)
本文编号：3485951
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非晶合金及晶态合金的结构特点[4]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-30mm的La65Al14(Cu5/6Ag1/6)11(Ni1/2Co1/2)10块体非晶合金。2012年，Nishiyama等人[29]制备出尺寸达到Φ80mm×85mm的Pd42.5Cu30Ni7.5P20非晶合金棒(图1-2)，这也是迄今为止世界上尺寸最大的块体非晶合金。进入21世纪以来，许多容易制备且性能优异的非晶合金被发现，逐渐地在装备制造、体育器材、电子信息等诸多领域投入使用，展现出巨大的工程应用潜力，吸引着一代又一代的科研学者对其进行不懈地研究。图1-2Pd42.5Cu30Ni7.5P20非晶合金[29]1.3非晶合金的辐照效应和研究现状非晶合金的离子辐照效应是入射离子与非晶合金相互作用所产生的一切现象，主要指离子辐照到非晶合金内部产生辐照缺陷，造成非晶合金微观结构以及宏观力学、物理和化学性能的改变。本质上，非晶合金的辐照效应来自于辐照离子与非晶合金原子的相互作用，它包括碰撞过程、缺陷形成过程和微观结构的演化过程[30]。如图1-3所示，当具有一定能量的入射粒子辐照到固体中后，与路径上的靶材原子发生一系列碰撞，这是引起辐照效应最更根本的原因。入射离子和非晶合金原子碰撞分为非弹性碰撞和弹性碰撞两种，非弹性碰撞会使非晶合金原子发生电离、电子激发等过程，使入射离子一部分能量转化非晶合金的内能；弹性碰撞不改变非晶合金原子的结构和性质，但会造成非晶合金原子移位，当移位原子具有较大的动能时也会造成其相邻原子移位，从而形成碰撞级联，产生空位、贫原子区等结构缺陷。相比于非弹性碰撞，辐照离子和非晶合金原子发生弹性碰撞对非晶合金结构和性的能影响更大，会造成非晶合金原子大量移位，破坏非晶合金的结构。但由于非晶合金原子空间上的不规则分布，移位原子不会在非晶合金基体内产生新的缺
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-图1-3入射粒子在固体中的碰撞过程示意图[30]在20世纪70年代末，学者使用Ni+离子辐照Fe40Ni40P14B6非晶合金，发现Fe40Ni40P14B6非晶合金体积发生了膨胀[31]。1982年，Itoh等人[32]使用正电子湮灭技术研究了辐照前后Mo60Si40非晶合金的结构变化，实验发现正电子在辐照后Mo60Si40非晶合金中的寿命更长，这说明辐照后Mo60Si40非晶合金基体中的空位、贫原子区等结构缺陷数量增多，捕获了更多的正电子。Audourd团队[33]在23K低温环境下分别用2.5MeV的电子和1MeV的Li+离子辐照Fe80B20非晶合金，并用1.7MeV的α粒子在低温下辐照Fe80B20非晶合金，也发现辐照后非晶合金样品中产生了类似空位等缺陷。随后，Klaumunzer等人[34]使用285MeV的Kr+离子辐照Pd80Si20非晶合金，则是发现了一种新的辐照生长现象，如图1-4所示，实验中Pd80Si20非晶合金样品体积未发生变化，但改变了Pd80Si20样品的外观形状，样品的离子辐照表面尺寸变大。一系列研究表明，离子辐照对非晶合金存在着不同程度的损伤作用。图1-4Pd80Si20非晶合金辐照表面宽度随辐照剂量的变化[34]
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶合金的离子辐照效应[J]. 卞西磊,王刚. 物理学报. 2017(17)
[2]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[3]金属材料中高能重离子辐照效应的理论描述[J]. 王志光,金运范. 原子核物理评论. 2000(03)
本文编号：3485951
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