金属/合金材料吸附气体的热脱附研究进展

研究金属/合金材料中气体原子的迁移、聚集和成泡机制,通常以研究微观缺陷捕获气体原子的微观机制为出发点,分析气体原子与缺陷的相互作用,已成为研究材料中气体原子热动力学机制的一个主要课题。热脱附谱仪(thermal desorption spectroscopy,TDS)采用原子质谱分析技术测量材料表面吸附气体的热脱附量随温度变化,获取气体元素原子与空位、位错等微观缺陷的结合能,以及气体原子/气泡的迁移能、热脱附能等热力学参数,从而研究材料中不同微观缺陷捕获气体原子以及气泡形成的微观机理。充分调研了国内外应用TDS技术研究金属/合金材料中气体元素与微观缺陷相互作用机理的最新进展,特别是应用TDS技术研究反应堆结构材料中辐照嬗变气体产物氢/氦与辐照缺陷的相互作用。

慢正电子束流技术在金属/合金微观缺陷研究中的应用

正电子湮没谱学技术是研究材料微观结构非常有效的一种核谱学分析方法,主要用于获取材料内部微观结构的分布信息,特别是微观缺陷结构及其特性等传统表征方法难以获取的微观结构信息.近年来,在慢正电子束流技术快速发展的基础上,正电子湮没谱学技术在薄膜材料表面和界面微观结构的研究中得到了广泛应用.特别是该技术对空位型缺陷的高灵敏表征能力,使其在金属/合金材料表面微观缺陷的形成机理、缺陷结构特性及其演化行为等研究方面具有独特的优势.针对材料内部微观缺陷的形成、演化机理以及缺陷特性的研究,如缺陷的微观结构、化学环境、电子密度和动量分布等,正电子湮没谱学测量方法和表征分析技术已经发展成熟.而能量连续可调的低能正电子束流,进一步实现了薄膜材料表面微观结构深度分布信息的实验表征.本文综述了慢正电子束流技术应用研究的最新进展,主要围绕北京慢正电子束流装置在金属/合金材料微观缺陷的研究中对微观缺陷特性的表征和表面微观缺陷演化行为的应用研究成果展开论述.

H、He离子辐照对国产ZIRLO合金氧化膜的影响

针对国产ZIRLO合金开展了H、He离子辐照对其腐蚀性能影响的研究。对国产ZIRLO合金样品分别进行高温(300℃)H、He离子辐照试验,辐照峰值剂量为1dpa,之后进行模拟一回路腐蚀试验。通过腐蚀增重方法得到腐蚀动力学曲线。利用慢正电子湮没多普勒展宽谱对未辐照样品和辐照样品进行微观结构表征,用透射电子显微镜对腐蚀125d的样品进行微观结构表征。结果表明,H、He离子辐照并未改变ZIRLO合金的腐蚀机理。He离子辐照产生的空位团可促进腐蚀过程中裂纹形核,增加了氧扩散通道,减少氧扩散激活能,导致腐蚀初期有明显的加速效应。H离子辐照对腐蚀的加速现象不如He离子辐照明显,原因是H离子辐照产生H-空位复合缺陷对氧扩散激活能减少作用较小。

铁冷轧形变以及热处理对形变缺陷的影响

采用常用冷轧设备对铁进行冷轧引入形变缺陷。研究形变量和温度对形变缺陷的影响。形变样品中的微观缺陷、物相结构和形貌分别使用正电子湮没技术(PAT)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)进行表征分析。对经过673 K热处理的形变样品前后进行XRD测试,结果显示,随着形变量的增加,样品中晶面方向(200)具有择优生长趋势,673 K热处理后,择优趋势更加明显,同时晶粒的尺寸也增大。利用正电子湮没寿命谱和多普勒展宽能谱对样品中形变缺陷的热力学稳定性进行研究,发现形变引入的空位型缺陷约在673 K回复完毕,723 K后位错缺陷开始回复。