CuZr基非晶合金的離子輻照效應(yīng)
發(fā)布時間：2021-11-09 19:56
本文以Cu50Zr50和Cu50Zr45Al5非晶合金為研究對象,使用120ke V的氫離子、氦離子和氮離子對其進行輻照處理(每種輻照離子選取1.7×1015ions/cm2、5×1015ions/cm2、1×1016ions/cm2和2×1016ions/cm2四個劑量),然后借助同步輻射實驗裝置、納米壓痕儀、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡等儀器探究離子輻照對Cu50Zr50和Cu50Zr45Al5非晶合金微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響,總結(jié)得出CuZr基非晶合金的離子輻照效應(yīng)。理論計算了氫離子、氦離子和氮離子與Cu50Zr50和Cu50Zr...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
非晶合金及晶態(tài)合金的結(jié)構(gòu)特點[4]
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-30mm的La65Al14(Cu5/6Ag1/6)11(Ni1/2Co1/2)10塊體非晶合金。2012年，Nishiyama等人[29]制備出尺寸達到Φ80mm×85mm的Pd42.5Cu30Ni7.5P20非晶合金棒(圖1-2)，這也是迄今為止世界上尺寸最大的塊體非晶合金。進入21世紀以來，許多容易制備且性能優(yōu)異的非晶合金被發(fā)現(xiàn)，逐漸地在裝備制造、體育器材、電子信息等諸多領(lǐng)域投入使用，展現(xiàn)出巨大的工程應(yīng)用潛力，吸引著一代又一代的科研學者對其進行不懈地研究。圖1-2Pd42.5Cu30Ni7.5P20非晶合金[29]1.3非晶合金的輻照效應(yīng)和研究現(xiàn)狀非晶合金的離子輻照效應(yīng)是入射離子與非晶合金相互作用所產(chǎn)生的一切現(xiàn)象，主要指離子輻照到非晶合金內(nèi)部產(chǎn)生輻照缺陷，造成非晶合金微觀結(jié)構(gòu)以及宏觀力學、物理和化學性能的改變。本質(zhì)上，非晶合金的輻照效應(yīng)來自于輻照離子與非晶合金原子的相互作用，它包括碰撞過程、缺陷形成過程和微觀結(jié)構(gòu)的演化過程[30]。如圖1-3所示，當具有一定能量的入射粒子輻照到固體中后，與路徑上的靶材原子發(fā)生一系列碰撞，這是引起輻照效應(yīng)最更根本的原因。入射離子和非晶合金原子碰撞分為非彈性碰撞和彈性碰撞兩種，非彈性碰撞會使非晶合金原子發(fā)生電離、電子激發(fā)等過程，使入射離子一部分能量轉(zhuǎn)化非晶合金的內(nèi)能；彈性碰撞不改變非晶合金原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，但會造成非晶合金原子移位，當移位原子具有較大的動能時也會造成其相鄰原子移位，從而形成碰撞級聯(lián)，產(chǎn)生空位、貧原子區(qū)等結(jié)構(gòu)缺陷。相比于非彈性碰撞，輻照離子和非晶合金原子發(fā)生彈性碰撞對非晶合金結(jié)構(gòu)和性的能影響更大，會造成非晶合金原子大量移位，破壞非晶合金的結(jié)構(gòu)。但由于非晶合金原子空間上的不規(guī)則分布，移位原子不會在非晶合金基體內(nèi)產(chǎn)生新的缺
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-5-圖1-3入射粒子在固體中的碰撞過程示意圖[30]在20世紀70年代末，學者使用Ni+離子輻照Fe40Ni40P14B6非晶合金，發(fā)現(xiàn)Fe40Ni40P14B6非晶合金體積發(fā)生了膨脹[31]。1982年，Itoh等人[32]使用正電子湮滅技術(shù)研究了輻照前后Mo60Si40非晶合金的結(jié)構(gòu)變化，實驗發(fā)現(xiàn)正電子在輻照后Mo60Si40非晶合金中的壽命更長，這說明輻照后Mo60Si40非晶合金基體中的空位、貧原子區(qū)等結(jié)構(gòu)缺陷數(shù)量增多，捕獲了更多的正電子。Audourd團隊[33]在23K低溫環(huán)境下分別用2.5MeV的電子和1MeV的Li+離子輻照Fe80B20非晶合金，并用1.7MeV的α粒子在低溫下輻照Fe80B20非晶合金，也發(fā)現(xiàn)輻照后非晶合金樣品中產(chǎn)生了類似空位等缺陷。隨后，Klaumunzer等人[34]使用285MeV的Kr+離子輻照Pd80Si20非晶合金，則是發(fā)現(xiàn)了一種新的輻照生長現(xiàn)象，如圖1-4所示，實驗中Pd80Si20非晶合金樣品體積未發(fā)生變化，但改變了Pd80Si20樣品的外觀形狀，樣品的離子輻照表面尺寸變大。一系列研究表明，離子輻照對非晶合金存在著不同程度的損傷作用。圖1-4Pd80Si20非晶合金輻照表面寬度隨輻照劑量的變化[34]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]非晶合金的離子輻照效應(yīng)[J]. 卞西磊,王剛. 物理學報. 2017(17)
[2]非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J]. 汪衛(wèi)華. 物理學進展. 2013(05)
[3]金屬材料中高能重離子輻照效應(yīng)的理論描述[J]. 王志光,金運范. 原子核物理評論. 2000(03)
本文編號：3485951
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
非晶合金及晶態(tài)合金的結(jié)構(gòu)特點[4]
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-30mm的La65Al14(Cu5/6Ag1/6)11(Ni1/2Co1/2)10塊體非晶合金。2012年，Nishiyama等人[29]制備出尺寸達到Φ80mm×85mm的Pd42.5Cu30Ni7.5P20非晶合金棒(圖1-2)，這也是迄今為止世界上尺寸最大的塊體非晶合金。進入21世紀以來，許多容易制備且性能優(yōu)異的非晶合金被發(fā)現(xiàn)，逐漸地在裝備制造、體育器材、電子信息等諸多領(lǐng)域投入使用，展現(xiàn)出巨大的工程應(yīng)用潛力，吸引著一代又一代的科研學者對其進行不懈地研究。圖1-2Pd42.5Cu30Ni7.5P20非晶合金[29]1.3非晶合金的輻照效應(yīng)和研究現(xiàn)狀非晶合金的離子輻照效應(yīng)是入射離子與非晶合金相互作用所產(chǎn)生的一切現(xiàn)象，主要指離子輻照到非晶合金內(nèi)部產(chǎn)生輻照缺陷，造成非晶合金微觀結(jié)構(gòu)以及宏觀力學、物理和化學性能的改變。本質(zhì)上，非晶合金的輻照效應(yīng)來自于輻照離子與非晶合金原子的相互作用，它包括碰撞過程、缺陷形成過程和微觀結(jié)構(gòu)的演化過程[30]。如圖1-3所示，當具有一定能量的入射粒子輻照到固體中后，與路徑上的靶材原子發(fā)生一系列碰撞，這是引起輻照效應(yīng)最更根本的原因。入射離子和非晶合金原子碰撞分為非彈性碰撞和彈性碰撞兩種，非彈性碰撞會使非晶合金原子發(fā)生電離、電子激發(fā)等過程，使入射離子一部分能量轉(zhuǎn)化非晶合金的內(nèi)能；彈性碰撞不改變非晶合金原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，但會造成非晶合金原子移位，當移位原子具有較大的動能時也會造成其相鄰原子移位，從而形成碰撞級聯(lián)，產(chǎn)生空位、貧原子區(qū)等結(jié)構(gòu)缺陷。相比于非彈性碰撞，輻照離子和非晶合金原子發(fā)生彈性碰撞對非晶合金結(jié)構(gòu)和性的能影響更大，會造成非晶合金原子大量移位，破壞非晶合金的結(jié)構(gòu)。但由于非晶合金原子空間上的不規(guī)則分布，移位原子不會在非晶合金基體內(nèi)產(chǎn)生新的缺
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-5-圖1-3入射粒子在固體中的碰撞過程示意圖[30]在20世紀70年代末，學者使用Ni+離子輻照Fe40Ni40P14B6非晶合金，發(fā)現(xiàn)Fe40Ni40P14B6非晶合金體積發(fā)生了膨脹[31]。1982年，Itoh等人[32]使用正電子湮滅技術(shù)研究了輻照前后Mo60Si40非晶合金的結(jié)構(gòu)變化，實驗發(fā)現(xiàn)正電子在輻照后Mo60Si40非晶合金中的壽命更長，這說明輻照后Mo60Si40非晶合金基體中的空位、貧原子區(qū)等結(jié)構(gòu)缺陷數(shù)量增多，捕獲了更多的正電子。Audourd團隊[33]在23K低溫環(huán)境下分別用2.5MeV的電子和1MeV的Li+離子輻照Fe80B20非晶合金，并用1.7MeV的α粒子在低溫下輻照Fe80B20非晶合金，也發(fā)現(xiàn)輻照后非晶合金樣品中產(chǎn)生了類似空位等缺陷。隨后，Klaumunzer等人[34]使用285MeV的Kr+離子輻照Pd80Si20非晶合金，則是發(fā)現(xiàn)了一種新的輻照生長現(xiàn)象，如圖1-4所示，實驗中Pd80Si20非晶合金樣品體積未發(fā)生變化，但改變了Pd80Si20樣品的外觀形狀，樣品的離子輻照表面尺寸變大。一系列研究表明，離子輻照對非晶合金存在著不同程度的損傷作用。圖1-4Pd80Si20非晶合金輻照表面寬度隨輻照劑量的變化[34]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]非晶合金的離子輻照效應(yīng)[J]. 卞西磊,王剛. 物理學報. 2017(17)
[2]非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J]. 汪衛(wèi)華. 物理學進展. 2013(05)
[3]金屬材料中高能重離子輻照效應(yīng)的理論描述[J]. 王志光,金運范. 原子核物理評論. 2000(03)
本文編號：3485951
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