鋁基非晶合金的離子輻照效應(yīng).pdf

1、本文采用單輥旋淬法制備了Al92-xFexCe8(x=0,2,5)非晶合金條帶,然后分別在170keV的氮離子和質(zhì)子下輻照,輻照劑量取三組分別為5×1015、1×1016和2×1016cm-2。借助 X射線衍射分析(XRD),差示掃描量熱儀(DSC),透射電子顯微鏡和納米壓痕等手段分析輻照前后的Al-Fe-Ce非晶合金條帶微觀組織及相關(guān)性能的改變,并結(jié)合SRIM軟件從理論上綜合分析Al-Fe-Ce非晶合金的輻照效應(yīng)。
　　首先分析

2、了Al-Fe-Ce非晶合金條帶的微觀結(jié)構(gòu)以及熱性能。通過(guò)分析Al-Fe-Ce非晶合金在不同升溫速率下的DSC曲線,計(jì)算了Al-Fe-Ce非晶合金的晶化激活能。結(jié)果表明,Fe元素含量越高,Al-Fe-Ce非晶合金的晶化激活能也就越高。Al-Fe-Ce非晶合金的等溫退火實(shí)驗(yàn)表明,Al92Ce8非晶合金首先析出Al92Ce8晶體相,隨后發(fā)生分解得到Al4Ce和f.c.c-Al相。當(dāng)Fe元素含量上升,Al-Fe-Ce非晶合金的晶化產(chǎn)物會(huì)發(fā)生很大

3、的改變。維氏壓痕內(nèi)的Al基非晶合金會(huì)發(fā)生晶化,生成Al92Ce8、Al4Ce和f.c.c-Al相。
　　理論計(jì)算了氮離子和質(zhì)子與靶原子之間的碰撞過(guò)程,計(jì)算結(jié)果標(biāo)明,相比于質(zhì)子,氮離子能夠傳遞給靶原子的能量更多,更容易使靶原子發(fā)生離位。通過(guò)SRIM模擬軟件,可以計(jì)算得到氮離子和質(zhì)子在Al-Fe-Ce非晶合金中的射程分別為337nm和1482nm,氮離子所能造成的輻照損傷幾乎是質(zhì)子的2個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　由于 Al基合金表面在離子輻

4、照下會(huì)發(fā)生塑性流動(dòng),經(jīng)過(guò)輻照后的Al基非晶合金的表面粗糙度隨著輻照劑量的上升而下降。此外,經(jīng)過(guò)輻照后Al基非晶合金的晶化激活能略有下降。XRD結(jié)果表明,Al92Ce8非晶合金發(fā)生了明顯的晶化,從中析出了Al92Ce8、Al4Ce和f.c.c-Al相。TEM研究表明,析出的晶粒尺寸為10-50nm,晶粒尺寸不會(huì)隨著輻照劑量的上升而變大。此外,研究還發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)x子輻照劑量為5×1015cm-2時(shí),Al92Ce8晶體相出現(xiàn)在圓形的非晶斑點(diǎn)附近