论文部分内容阅读
金属玻璃是长程无序短程有序的结构,没有传统晶体材料中的晶格缺陷,具有与传统晶体材料不同的耐辐照性能,也许可以作为聚变装置中耐辐照候选材料。利用能量为500 keV剂量为1×1017、2×1017、5×1017和1X1018 ions/cm2的He2+离子辐照金属玻璃Fe80Si7.43B12.57、Ta38Ni62、Ni62.5Nb31.25Ta6.25,合金V90.62Cr4.69Ti4.69、 V87.5Cr4.17Ti4.17Nb4.17和金属W,对比研究金属玻璃、多晶W和钒合金耐He2+离子辐照的能力。采用SRIM程序模拟氦离子束辐照过程,计算了入射氦离子在金属玻璃、金属W和钒合金中的射程、空位、能损、溅射、DPA以及氦浓度分布等。He离子在金属玻璃Fe80Si7.43B12.57、Ta38Ni62和金属W中的射程分别为1.04μm、1.01μm和0.76μm；金属玻璃的电子能损峰值均比W小,金属玻璃的空位峰值、DPA峰值均比W大。金属玻璃Fe80Si7.43B12.57、Ta38Nie2、Ni62.5Nb31.25Ta6.25、在不同剂量的He2+离子辐照下都能保持非晶态,TEM分析发现在金属玻璃Fe80Si7.43B12.57、Ta38Ni62的氦离子射程末端均存在氦泡层。氦泡的半径从氦浓度峰值深度向上下两侧逐渐减小。金属玻璃表面没有出现明显的辐照损伤迹象,表面形貌呈现离子轰击导致的粗糙化和输运诱发的平滑化相互竞争,Fe80Si7.43B12.57、Ta38Ni62、Ti94.3Cu1.9Zr1.9Sn1.9表面均方根粗糙度随辐照剂量增大而非线性增加,Ni62.5Nb31.25Ta6.25表面均方根粗糙度随辐照剂量增大而先增大后略微减小。金属玻璃Fe80Si7.43B12.57的软磁性能辐照后保持良好。金属W的表面均方根粗糙度增大,硬度随辐照剂量增大先升高后降低。在辐照剂量为1×1018 ions/cm2时,金属玻璃均保持非晶状态,表面无明显的辐照损伤；而金属W表面出现较大凹陷,钒合金甚至出现多层起泡层离剥离现象。金属玻璃Fe80Si7.43B12.57、Ta38Ni62、Ni62.5Nb31.25Ta6.25、Ti94.3Cu1.9Zr1.9Sn1.9在低于各自的晶化开始温度时的耐He2+辐照能力比金属W好,金属W耐He2+辐照能力好于合金V90.62Cr4.69Ti4.69、 V87.5Cr4.17Ti4.17Nb4.17。