Cu基、Zr基和Co基金屬玻璃的Ar12+離子輔照損傷研究.pdf

1、金屬玻璃因其無序結構有利于抵抗離子輻照誘發(fā)的損傷，表現(xiàn)出較好的耐輻照性能而成為近年來的研究熱點。高電荷態(tài)離子具有的輻照速率快、強度高等優(yōu)勢成為模擬材料輻照損傷的有力手段。本文采用能量為3MeV的高電荷態(tài)Ar12+離子輻照金屬玻璃(Cu47Zr45A18)98.5Y1.5、Al7.5 Cu17.8Ni10.7Zr64、Co612B26.2Si7.8Ta4.8和多晶金屬W，輻照劑量分別為1×1014、1×1015和1×1016ions/cm

2、2。利用XRD、SEM、AFM、橢圓偏振儀和納米硬度儀等實驗手段研究不同劑量的Ar12+離子輻照對金屬玻璃和W的結構和性能的影響。同時利用SRIM程序計算Ar離子在材料中的輻照損傷情況。研究結果表明:
　　SRIM程序模擬計算得到:3MeV的Ar離子在Cu基、Zr基、Co基金屬玻璃和金屬W中的射程分別為1.25μm、1.29μm、1.19μm和0.77μm;金屬玻璃中的能損小于金屬W中的能損;金屬玻璃和金屬W中的dpa的Bragg

3、峰出現(xiàn)在離子射程附近;離子垂直入射Zr基、Co基和Cu基金屬玻璃的濺射產(chǎn)額分別為:0.4874、0.4932和0.6460，金屬W的濺射產(chǎn)額為0.5678。
　　不同劑量輻照下三種金屬玻璃均保持非晶相是主要結構。三種金屬玻璃在低劑量的Ar12+輻照后表面形貌仍然相對平整，當劑量增加到1×1016ions/cm2時，Cu基金屬玻璃表面有輕微“波浪形”斑痕產(chǎn)生;Co基金屬玻璃表面出現(xiàn)不均勻的白色輻照斑痕和微小凸起。三種金屬玻璃的表面均

4、方根粗糙度是隨Ar12+劑量的增大而增大。劑量為1×1015ions/cm2時，Cu基和Co基金屬玻璃的反射率減低16％和28％。輻照后Cu基和Zr基金屬玻璃的硬度隨劑量的增加而降低。
　　金屬W在輻照劑量為1×1014ions/cm2時，金屬W的表面開始有孔洞生成，且孔洞數(shù)量隨著輻照劑量增大而增多。劑量為1×1016ions/cm2時，金屬W的表面出現(xiàn)了大面積不規(guī)則的裂紋和表面缺失，距表面一定深度有裂痕和通道損傷。劑量為1×10