IMECH-IR  > 国家微重力实验室
非晶合金的离子辐照效应
Alternative TitleIon Irradiation Effects of Metallic Glasses
李凤江
Thesis Advisor魏炳忱
2016
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline材料学
Abstract非晶合金具有极高强度和耐腐蚀的特点,同时由于它具有原子排列长程无序的结构,因而被期望具有较好的抗辐照能力,使其在航天器和核工业方面具有广泛的应用前景。非晶合金结构呈各向同性,没有线、面晶体缺陷,也是研究辐照效应的理想模型材料。本文选取不同体系的块体非晶合金、非晶合金薄带和非晶合金复合材料作为研究对象,研究了低能和高能离子辐照对非晶合金结构、表面特征和力学行为的影响。 我们用 100 keV 的 He+ 离子辐照不同体系、不同方法制备的块体非晶合金、非晶合金薄带和非晶合金复合材料。在实验研究的辐照剂量范围内(5×1016 ions/cm2 ~5×1017 ions/cm2),玻璃化转变温度 Tg 较低的 La 基块体非晶合金随着剂量的增加出现了不同程度的晶化,而 Ti 基和 Zr 块体非晶合金的结构没有出现明显变化。随着辐照剂量增加,在 La 基块体非晶合金表面,我们观察到了氦泡的形成和长大的过程、剥离损伤和表面粗糙度的降低,剥离损伤面积分数达 28.9%。而 Ti 基和 Zr 基块体非晶合金表面没有出现宏观损伤。宏观温度升高以及级联效应导致了样品表面的粘度降低,材料内较高的 He+ 离子浓度和粘性流变是 La 基块体非晶合金表面损伤的成因。非晶合金薄带表现出与块体非晶合金完全不同的损伤特征,在高剂量辐照下,非晶合金薄带均表现出显著的表面剥离。离子辐照给体系引入过剩的自由体积,加上薄带非晶合金内具有远高于块体非晶合金的初始自由体积,导致非晶合金薄带的破坏。观察不同晶化分数的 Fe78P8B14和 Fe78Si8B14 非晶合金复合材料薄带在 He+ 离子辐照后的损伤发现,不同晶体含量的非晶薄带表现出相近的辐照损伤特征,这表明非晶基体是辐照损伤的主导因素。 Ti 基非晶合金经 Cl4+ 离子和 Au+ 离子辐照后,辐照损伤达 20 dpa 时,样品没有出现晶化,但样品表面硬度和模量降低,纳米压入过程中锯齿流变变得更加无规则。这是因为高辐照损伤引入的自由体积或者高浓度原子尺度缺陷,改变了材料的微观结构,缺陷的浓度和分布发生变化,最终影响到非晶合金的变形特点。Zr 基块体非晶合金复合材料在辐照后力学性能没有出现显著改变,这可能归因于非晶-晶粒间的界面能够作为有效吸收原子尺度的空位型缺陷的陷阱,使非晶合金材料具有更好的抗辐照性。
Call Number31339
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59416
Collection国家微重力实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
李凤江. 非晶合金的离子辐照效应[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.
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