基于MD模拟的低能FIB辐照金刚石靶材亚表层损伤形成机理研究

聚焦离子束(focused Ion beam,FIB)作为一种用于金刚石微铣刀的特种加工方式,其引发的损伤程度直接关联到刀具的加工性能和寿命。课题组采用LAMMPS软件进行分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟,结合SRIM软件的分析结果,探究单晶金刚石亚表层损伤的形成机理和入射离子能量对损伤深度和范围的影响。模拟结果表明:随着入射离子能量的提升,离子束在材料内的渗透深度及引起的非晶层和点缺陷损伤均有所增加;进一步的研究发现损伤形成过程中材料局部温度的上升可能诱发自退火现象,且与离子入射能量成正比,该现象对于理解聚焦离子束加工引起的损伤有着至关重要的意义;而势能的变化与损伤形成之间的显著对应关系揭示了第一邻近原子的势能明显高于第二邻近原子,进而高于Other类型原子,这一发现有助于深入理解损伤形成的微观过程。因此,精确控制入射能量是实现金刚石材料高精度聚焦离子束加工的关键,且对自退火效应和势能变化的研究对损伤监控与控制同样重要。

数学计算法和软件拟合法在虚拟和真实alpha粒子能损测量Mylar膜厚度实验中的比较

根据中山大学物理与天文学院近代物理实验虚拟核实验连续三个年级的本科生实验报告,发现学生在用数学公式计算Mylar膜厚度时,与理论值出现较大误差,各年级的平均相对误差分别为445.02%、335.45%和519.92%。为了查找误差原因,做了真实核实验并依旧采用数学计算方法计算Mylar膜厚度,发现仍旧与理论值出现较大误差,相对误差值为207.72%。而采用Srim软件计算虚拟核实验Mylar膜厚度和真实核实验Mylar膜厚度时,相对误差很小,分别为7.47%和20.1%。从而判定,用数学组合公式在计算多原子化合物Mylar膜时,不准确度较高,误差较大。

小型长寿期铅铋堆主要设备辐照损伤计算

通过计算小型长寿期铅铋堆主要部件和设备的原子离位数dpa,评估结构材料的辐照损伤程度。首先用MCNP计算反应堆内部最敏感的位置,采用SPECTER、SRIM程序分别计算包壳、组件外套管、异型钢、吊篮在寿期内的dpa。结果表明:SRIM与SPECTER计算结果对比,偏差在6%以内;铅铋堆堆内部件辐照损伤最严重的部件是堆芯中心补偿棒组件的外套管,在辐照寿期内dpa为17.95,远小于设计限值30;铅铋堆在寿期内运行,结构材料的辐照损伤均在安全限值范围内。研究结论对小型铅铋堆设计和安全运行具有参考价值。

中子深度分析的能量展宽修正

离子在样品内的能量岐离将改变中子深度分析(neutron depth profiling,NDP)的多道离子能谱分布。基于SRIM程序,分析了10B(n,α)7Li反应产生的四种离子穿过硅材料后的能量离散情况,获得了四种离子的能谱分布拟合函数,为中子深度分析技术提供了能量GAUSS展宽的数学模型。

复合材料液体模塑成型技术(LCM)的研究进展

LCM是近些年发展起来的一类复合材料成型技术。它的出现打破了长久以来高性能复合材料必然具有制造成本高的惯例,为高性能复合材料开辟了广阔的应用领域。LCM工艺技术是先进复合材料低成本制备技术的主要发展方向,是现在复合材料领域研究的重点。LCM成型技术主要包括:RTM、VARTM、SCRIMP、RFI、SRIM。主要综述了这几种常见的LCM工艺各自的发展现状、成型原理、特点、存在的问题以及解决对策。

He^+离子辐照后Hastelloy N合金的耐腐蚀性研究

高温、辐照以及强腐蚀所引起的Hastelloy N合金的失效问题是影响熔盐堆(Molten Salt Reactor,MSR)结构材料使用寿命中的关键问题。在常温下用4.5 MeV的He+离子辐照Hastelloy N合金,吸收剂量分别为:1×1015 He+·cm-2、5×1015He+·cm-2、1×1016 He+·cm-2,采用浸入法在700°C熔融氟化盐(FLiNaK)中进行300 h腐蚀试验,研究辐照剂量对合金耐腐蚀性的影响。利用扫描电子显微(Scanning Electron microscope,SEM)、同步辐射微束X射线荧光分析(Microbeam X-ray fluorescence,μ-XRF)对腐蚀后的样品进行分析测试。结果表明,随着辐照剂量的增大,合金的耐腐蚀性逐渐减弱。μ-XRF结果表明:Hastelloy N合金在熔融氟化盐中的腐蚀主要表现为合金中Cr元素的流失。

树脂基复合材料成型工艺研究进展

主要综述了树脂基复合材料的几种成型工艺,包括RTM、VARTM、CRTM、LRTM、RFI、VARI、SCRIMP、SRIM、TERM,各自的发展现状、成型原理、特点等。

靶材溅射及溅射原子输运的计算机模拟

用软件SRIM及蒙特卡罗法综合模拟了靶材溅射及溅射原子输运的过程。模拟结果包括溅射原子输运到衬底时的能量、入射角和入射位置。由模拟结果知,溅射原子输运主要受P×d影响(P为真空室气压,d为靶基距),P×d愈大输运到衬底的溅射原子愈少,且能量愈小;溅射原子到达衬底时,能量集中在几电子伏范围内,且在能量很低的区域有分布峰;角度分布主要集中在垂直方向,这与从靶面出射时的分布相似,但垂直方向的分布有所减小;位置分布与从靶面出射时相比,分布范围在径向扩大、趋于均匀化,但主要在靶直径范围内。

月球顽辉石质子注入的SRIM模拟

本文旨在通过模拟实验评估太阳风质子在月表顽辉石辐射损伤中所起的作用。实验通过SRIM软件开展,系统模拟了太阳风质子对顽辉石的辐射过程,获得了太阳风质子在顽辉石中的射程、浓度分布,主要组分的溅射产额以及顽辉石的晶格损伤分布等重要参数。实验结果证明,足够剂量的太阳风质子能够对顽辉石的晶格结构形成明显的损伤,并最终导致非晶化。除此之外,太阳风质子还能够通过对不同元素的差异溅射降低顽辉石的Mg/Si与O/Si。由此得出以下结论:太阳风质子能够显著改变月表矿物的晶体结构与化学组成,是制约月表物质太空风化演化的重要因素。

结构反应注射成型(SRIM)—─PU-PI增强塑料的研制及性能研究

在研究结构反应注射成型（ＳＲＩＭ）化学体系的基础上，以玻璃纤维毡片为增强剂，预先配制在模具中，然后进行反应注射成型的新技术－ＳＲＩＭ技术，研究制备了氨酯改性聚异氰脲酸酯（ＰＵ－ＰＩ）增强塑料（ＳＲＩＭＰＵ－ＰＩ）。

^(241)Am俘获反应中^(242)Cm α粒子测量方法研究

241Am发生中子俘获反应,主要生成激发态的242Amg(83.7%),242Amg通过β衰变生成242Cm,242Cmα粒子的最低能量比241Amα粒子的最高能量高约500 keV。用SRIM程序模拟了两种能量的α粒子在铝箔中的穿透情况,26μm的Al箔可以将241Am的α粒子完全吸收掉,242Cm的α粒子对26μm的Al箔穿透率达99.7%。在探测器前加26μm吸收铝箔,可以排除241Amα粒子对242Cm的α粒子测量的影响,实现242Cmα粒子的测量。

核电站放射性气溶胶探测器入射粒子模拟分析

分析了核电站放射性气溶胶的分类及来源,利用SRIM模拟计算软件模拟了探测器测量α射线的真实物理过程,分析计算了放射性气溶胶发射的α射线在进入探测装置前的运动行为,为放射性气溶胶探测装置的设计和研制提供了理论数据指导。

MC法模拟B_4 C/Al复合材料热中子辐照损伤

利用MC法模拟了热中子被^(10)B吸收产生的He和Li离子入射到B_4C/Al材料中的作用全过程,获得了He离子和Li离子在材料中的射程、发散角、离位原子以及能量沉积等分布,并计算出热中子辐照引起的DPA。模拟结果显示,He离子在其路径上引起的离位主要是在其径迹末端,在其路径的前段引起离位较少;Li离子不仅在其径迹末端引起大量原子离位,在其路径的前段同样会引起一定量的原子离位;在能量相差不大的情况下,同一种离子引起的原子离位数基本相同;当热中子注量达到2.39×10^(19)/cm^2时,DPA为1,其深度分布近似指数衰减特征。

低密度长玻璃纤维增强PU-RIM材料制备研究

对低密度长玻璃纤维注射工艺(LFI)用聚氨酯材料的配方、工艺条件和制品性能进行了研究。得出较佳配方(质量份)为:聚醚多元醇(平均官能度4左右)100,复配延迟催化剂YC-10.8,水0.6￣1.0,物理发泡剂5￣8,泡沫稳定剂B88701.0￣2.0,异氰酸酯指数1.05￣1.15;工艺条件为:料温35℃左右,模具温度50￣55℃,脱模时间4.5￣5min。

聚焦离子束加工单晶金刚石的亚表层损伤研究

为保证聚焦离子束(FIB)制造微细零部件或微刀具等的加工表面使用性能和使用寿命,研究了使用FIB技术加工单晶金刚石超硬材料的亚表层损伤。从粒子碰撞和能量交换两种角度分析了FIB加工亚表层损伤的形成原理,利用SRIM软件模拟了FIB加工单晶金刚石的离子轰击过程,确定了FIB亚表层损伤区域横截面半径,以及亚表层损伤深度。研究表明,理论上FIB加工金刚石靶材,其亚表层损伤截面半径不超过微米级零部件特征尺寸的2%,损伤深度不超过1%。

合金靶材择优溅射的SRIM模拟研究

利用SRIM2013软件,分别模拟计算了3组合金靶材Fe-Cr、Cu-Ni和Au-Ag在氩离子入射时的溅射产额,根据计算结果得出3组合金均存在择优溅射现象,择优溅射与金属原子的表面结合能有关的结论。同时模拟了Au-Ag合金的溅射产额随入射离子能量和合金成分的变化情况,并分析其择优溅射机制。

离子溅射能量损失及射程的模拟研究

运用SRIM2006软件对靶材的溅射进行了模拟,计算了各种情况下离子入射靶材能量损失和射程分布,分析其内部碰撞机理,得到了入射离子能量损失和射程分布随离子能量得变化规律:低能离子溅射能量损失以核阻止为主,高能离子溅射能量损失以电子阻止为主;载能离子的能量损失及射程与入射离子和靶原子有关;对于低能离子溅射靶材,入射离子主要分布在靶材表面几层原子内。

高密度结构反应注射成型聚氨酯材料的开发

研究开发了一种高密度(大于1000kg/m3)结构反应注射成型的聚氨酯硬质材料(HD-SRIM),并对其材料性能的影响因素进行了研究。

基于模块结构的兵源信息管理系统设计与实现

从部队工作的实际需求出发,针对基层边防部队人员多、耗材资源紧张等情况,在对基层边防部队实际调研的基础上,基于模块结构设计并研发了兵源信息管理系统。该系统的实现,对于基层单位能够及时了解兵源信息动态和掌握本单位人员信息现状提供可靠保证。

基于汽车轻量化制造的热固性复合材料浅析

本文列举热固性复合材料在汽车领域目前应用所处的现状,然后对汽车用的热固性复合材料进行详细说明,对目前存在的一些加工工艺进行相关说明,包括其特性和制造方法,并比较不同加工工艺特点,同时还探讨了碳纤维增强热固性复合材料在汽车上的应用,列举一些量产车上的应用实例。