采用掠入射X射線衍射（GIXRD）、彈性離子反沖（ERD）、氦熱解吸（TDS）、掃描電鏡（SEM）對直流磁控濺射法制備的含氦Zr-Co、Zr-Ti-Co薄膜進(jìn)行分析,分別得到樣品物相、氦的深度和濃度分布、氦熱解吸圖譜以及熱解吸前后的表面形貌。氦熱解吸實驗曲線反映出Ti的摻雜有利于抑制ZrCo貯氚合金中氦的遷移、聚集和發(fā)展,提升相應(yīng)捕陷位置中氦的釋放溫度;氦熱解吸后,Zr0.8Ti0.2Co薄膜樣品的晶界密度相比ZrCo薄膜樣品更低,降低減少了氦泡遷移的通道,延緩高溫下氦泡遷移合并的趨勢,表明摻雜Ti可提升ZrCo合金的固氦能力,對高溫條件下氦的釋放具有抑制作用。 

【文章來源】：鈦工業(yè)進(jìn)展. 2020,37(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【圖文】：

低氦含量和高氦含量Zr Co和Zr0.8Ti0.2Co薄膜的GIXRD圖譜

為確定樣品中氦的濃度和深度分布，利用彈性離子反沖法對薄膜樣品中氦進(jìn)行分析。圖2為高氦含量ZrCo和Zr0.8Ti0.2Co薄膜中氦的彈性離子反沖圖。從圖2中可以看出，薄膜樣品中氦的實驗數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果基本吻合。圖3為解譜后薄膜樣品中氦濃度隨深度的變化曲線。從圖3可以看出，氦在薄膜中的分布較為均勻，低、高氦含量Zr Co和Zr0.8Ti0.2Co樣品中氦的原子分?jǐn)?shù)分別達(dá)到1%～2%和11%～12%。而且無論氦含量高低，Zr Co和Zr0.8Ti0.2Co薄膜樣品中氦的深度幾乎相同，氦濃度隨深度變化趨勢也幾乎相同。圖3中薄膜表面的氦濃度較低，這是由于氦從該區(qū)域逸出造成的。

在利用氦熱解吸分析氦在材料中的演化之前，需了解氦在樣品中的演化過程。本實驗通過磁控濺射將樣品靶材反向散射的氦原子均勻植入合金中，氦原子將優(yōu)先與材料中的缺陷結(jié)合，形成氦空位復(fù)合體[25]。在低激活擴(kuò)散能(約0.4 eV)的情況下，間隙位氦原子會遷移到氦空位復(fù)合體(HenVm)中[26]。隨著氦原子的積累，將形成不同大小的氦泡，并分布于整個材料中，在一定條件下這些氦泡進(jìn)一步通過遷移合并機(jī)制或熟化機(jī)制[27]演變成大的氦泡，最終延伸至材料表面釋放逸出。圖4為Zr Co及Zr0.8Ti0.2Co薄膜樣品的氦熱解吸譜圖。根據(jù)圖4中氦熱解吸峰的特征，將氦熱解吸譜劃分為3個釋放區(qū)域:低溫區(qū)I區(qū)溫度范圍150～400℃，中溫區(qū)Ⅱ區(qū)溫度范圍400～800℃，高溫區(qū)Ⅲ區(qū)溫度范圍800～1 200℃。在I區(qū)所有樣品都有1個連續(xù)的微弱釋放區(qū)域，釋放的氦附著在樣品表面。研究者普遍認(rèn)為，樣品表面附著的這些氦可在低溫條件下脫附[22,28]。對比Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)可以看到，隨著樣品包覆氦含量的增加，Ⅲ區(qū)氦熱釋放峰消失，而Ⅱ區(qū)氦熱釋放峰明顯增強(qiáng)且形式單一。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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