辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能变化

为了模拟研究高放废物玻璃固化体在处置过程中因辐照导致的机械性能变化,本文采用5 MeV Xe离子和1.2 MeV电子辐照硼硅酸盐玻璃,利用纳米压痕技术表征了辐照前后样品的硬度和模量,并利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱测试,研究了辐照导致玻璃机械性能变化的微观机理.结果表明:当能量沉积达到6.6×10~(21)keV/cm~3时,Xe离子辐照样品的硬度和模量下降都达到饱和,其中硬度下降约24%,模量下降约7.4%;电子辐照后样品的硬度和模量也有轻微下降,但在实验所用剂量范围内硬度和模量下降未出现饱和现象,当吸收剂量达到最大值(1×10~9 Gy)时,硬度和模量分别下降约4.7%和2.9%.分析表明:Xe离子辐照后样品的恢复阻力增大,韧性提高,整体机械性能提升,而电子辐照后样品的机械性能无明显变化.研究结果证明了离子辐照导致玻璃机械性能变化的主要因素是离子在样品中的核能量沉积.     

Xe离子束辐照硼硅酸盐玻璃和石英玻璃效应对比研究

玻璃固化体作为放射性废物地质处置的第一道安全屏障,它的耐辐照性能研究至关重要.玻璃固化体主要网络结构硅氧四面体与石英玻璃的硅氧四面体是一致的,所以这里用石英玻璃代替玻璃固化体作为研究对象.本文采用Xe离子在相同条件下辐照石英玻璃和硼硅酸盐玻璃.利用纳米压痕技术和椭圆偏振仪表征了辐照前后样品的硬度、模量以及折射率的变化情况.结果表明:硼硅酸盐玻璃和石英玻璃的硬度均随着辐照剂量的增大而减小,硼硅酸盐玻璃的模量随着辐照剂量的增大而减小;石英玻璃的模量随着辐照剂量的增大而增大.模量的变化可能和密度的变化有关,这点与折射率的结果相符.     

Ti-2Al-2.5Zr合金He离子辐照效应研究

 在Ti-2Al-2.5Zr合金中注入能量为75 keV的He离子，注入剂量分别为5×10¹⁶cm^-2，1×10¹⁷ cm^-2。通过显微硬度测量和剖面电子显微观察，研究了He离子对Ti-2Al-2.5Zr合金力学性能和显微组织的影响。结果表明:样品的显微硬度随He离子注量的增加而升高，在温度为350和550 ℃的Ar气中退火后硬度有所下降。剖面电子显微观察发现有位错环和He气泡生成，退火后He气泡有长大、缺陷有回复的趋势。辐照产生的位错环是辐照后硬度升高的直接原因，其退火发生回复又引起硬度随退火温度的升高而降低。     

电子束辐照对玻璃微球储氚性能的影响

 以研究氚衰变β电子对玻璃微球保气性能为目标,利用XPS在线测量技术研究了电子束照射下碱式硼硅酸盐玻璃中K+离子的迁移以及由此引发的空心玻璃微球保气性能的下降。研究表明：在阈值剂量以上,随着玻璃组分中K+含量的增加,由于K+离子迁移导致的阻气特性的下降效应越明显;对于一定组成的玻璃微球,电子照射剂量越大,通道网络的形成越容易,玻璃微球的保气性能下降越迅速。     

载气环境对液态空心玻璃微球运动状态的影响

 研究了载气组份、温度、压力以及微球直径和壁厚对液态空心玻璃微球在炉内运动状态的影响。结果表明：在用干凝胶法制备空心玻璃微球工艺的常用载气组份、温度和压力范围内，载气的组份、温度和压力对相同直径和壁厚的液态玻璃微球在炉内运动速度的影响小于8.3%，但载气组份和压力对液态玻璃微球运动雷诺数和韦伯数的影响很显著。玻璃微球的直径和壁厚是液态玻璃微球运动速度、雷诺数和韦伯数的重要影响因素。提高载气中的氦气含量或降低载气压力可以降低载气对液态玻璃微球的非球形化作用，提高载气温度可以降低其球形化的阻力。     

空心玻璃微球与载气之间传热过程的影响因素

 为实现玻璃微球与载气之间传热过程的定量控制，建立了玻璃微球与载气之间的热传递模型，研究了载气组份、温度、压力以及微球直径和壁厚对玻璃微球与载气之间传热过程的影响。结果表明：在干凝胶法制备空心玻璃微球工艺中常用载气组份、温度和压力范围内，载气温度和压力对玻璃微球与载气之间传热阻力的影响都可以忽略，但载气中的氦气含量对微球与载气之间传热阻力的影响很显著。随着微球壁厚的增大，玻璃微球与载气之间传热阻力显著增加。因此，改变载气中的氦气含量可以作为控制微球与载气之间传热过程的有效方法，并且随着微球壁厚的增大，提高载气中的氦气含量对增强载气与微球之间传热性能的作用逐渐增强。     

低温退火对HgCdTe中波光导器件γ辐照效应的影响

 研究了低温退火对HgCdTe中波光导探测器γ射线辐照效应的影响。经过剂量为1 Mrad的辐照后，器件的性能下降。对经过辐照的器件进行低温退火，退火温度范围为313～333 K，退火时间在5~16 h之间不等。在相同条件下测量了器件辐照前后及不同退火温度、不同退火时间下的体电阻、响应率、探测率和响应光谱。通过对比辐照前后及不同退火温度下性能参数的变化，分析了退火对器件的γ辐照效应的影响。实验表明：低温退火对辐照引起的性能的下降有一定的恢复作用。     

氦离子注入4H-SiC晶体的纳米硬度研究

4H-SiC晶体经能量为100 keV,剂量为3×10¹⁶ cm^-2的氦离子高温（500 K）注入后,再在773—1273 K温度范围内进行了退火处理,最后使用纳米压痕仪测量了样品注入面的硬度.测试结果表明,在500—1273 K温度范围内样品的硬度随退火温度升高呈现先增大后减小再增大的趋势,其中773 K退火样品的硬度增大明显.分析认为,退火样品的硬度变化是由退火过程中缺陷复合与氦泡生长导致样品内部的Si—C键密度、键长和键角改变引起的. 关键词： SiC 注入 氦泡 纳米压痕     

冷轧和退火对V-5Cr-5Ti合金组织结构和抗辐照硬化性能的影响

钒合金(V-5Cr-5Ti)是聚变堆第一壁以及包层的重要候选结构材料。不同加工工艺会对钒合金在聚变堆中的服役性能产生影响。本文利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的337 MeV的高能Fe离子对不同程度冷轧(冷变形量分别为40%、60%和80%)以及冷轧后退火(1 273 K退火1 h)的V-5Cr-5Ti合金样品进行了辐照,研究了不同的冷轧和退火处理过程对材料抗辐照硬化性能的影响。电子背散射衍射技术(EBSD)测试结果显示,随着冷变形量的增加,样品中细小破碎晶粒比例增大,晶粒平均尺寸减小。退火处理后,细小破碎晶粒出现一定程度的长大,大晶粒几乎全部消失,晶粒尺寸分布更加均匀。维氏硬度结果表明随着冷变形量的增加,硬度随之增加,退火后硬度降低。辐照之后,材料硬度升高,出现了辐照硬化效应。在冷轧样品和退火样品中都观察到了辐照硬化效应随冷变形量的增加显著减弱的现象,这表明冷变形可以显著提高材料的抗辐照硬化能力。结合EBSD和硬度数据,对冷变形和退火处理引起钒合金抗辐照硬化性能变化的机理进行了讨论。讨论结果显示,冷轧使材料总的吸收尾闾增大,引起辐照硬化程度降低,退火处理使材料中晶界密度和位错密度降低,材料的总吸收尾闾降低,辐照硬化效应增加。     

Ce~(3+)注入对超晶格中硅纳米晶光致发光强度的影响

研究了铈离子注入和二次退火等因素对硅纳米晶(nc-Si)发光强度的影响.利用电子柬蒸发以及高温退火得到nc-Si/SiO2超晶格结构.随后将该结构样晶分别注入2.0×1014cm2和2.0×1015cm-2剂量的铈离子(Ce3+),再分别以不同温度对其进行二次退火,获得多种样品.通过对样品光敏发光光谱的分析发现,Ce3+注入后未经过二次退火的样品发光强度急剧下降.二次退火后的样品,随着退火温度的升高,样品的光致发光灶度逐渐增强,但当温度超过600℃时,发光强度反而下降,600℃为二次退火的最佳退火温度.注入适当剂量的Ce3+,其发光强度可以超过未注入时的发光强度,Ce3+的注入存在饱和剂量.研究表明,样品发光强度的变化受到铈离子注入剂量和注入后二次退火温度等因素的影响,并且存在着Ce3+到nc-Si的能量传递.     

高能离子梯度多剂量辐照4H-SiC的微结构及硬度变化研究

为探讨高温高能离子辐照碳化硅后的结构和力学性能随剂量的变化，应用拉曼光谱和纳米压痕技术研究了122 MeV的20Ne4+离子梯度多剂量辐照后的4H-SiC。研究表明，SiC的相对拉曼强度随剂量的增大呈指数规律下降，并出现了代表无序化Si-C键和同核Si-Si键的散射峰。基于DI/DS模型的初步拟合表明，在低剂量范围内扩展缺陷簇是引起SiC无序化的主要因素，高剂量范围内的无序化则是由离子直接碰撞过程的非晶化和扩展缺陷簇共同引起。辐照后的SiC硬度取决于位错钉扎和共价键断裂的共同作用，在0~4.00 dpa之间硬度随剂量增大而增大，在4.00~8.05 dpa之间硬度随剂量增大而减小，剂量在8.05 dpa时，硬度相比于未辐照区域略高，此时共价键断裂和位错钉扎达到平衡。     

Effect of deposition and annealing temperature on mechanical properties of TaN film

Tantalum nitride films (TaN) were synthesized by microwave ECR-DC sputtering. The effects of deposition and annealing temperature on mechanical properties of TaN films were investigated. Cross-section pattern, microstructure and binding energy of the films were investigated by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), respectively. Mechanical properties were evaluated using nano-indentation and scratch tester. The results showed that the maximal hardness value of approximately 40 GPa was deposited in the TaN sample at 573 K. While the preparation temperature decreased, the hardness, modulus and adhesion of TaN film also decreased. Hardness and modulus also decreased with the increase in annealing temperature. Meanwhile the adhesion strength was also sensitive to the annealing temperature, with a maximum adhesion strength of 40 N measured in the TaN film annealed at 448 K. The results demonstrated that a desirable mechanical property of TaN films deposited by DC reactive magnetron sputtering can be obtained by controlling the deposition and annealing temperature.     

空心微球气体总量抽样测量误差分析

 间接驱动内爆靶丸由外层CH涂层，内层玻璃球壳和内部充入的气体组成。当玻璃球外涂CH后，球内的气体只能抽检而没有无损测量方法。在大量实验和数据基础上，研究了液滴法制备空心玻璃微球气体渗透系数的差异和分布，利用数理统计方法对实验数据进行了分析和处理，计算了空心玻璃微球对氘气渗透系数的误差，微球预充气挑选方案产生的误差及分布。最后根据现在的抽样测量方案计算了误判的概率。     

Solvothermal synthesis of three-dimensional microspherical bismuth oxychloride self-assembled by microspheres

Uniform BiOCl microspheres have been synthesized via a facile solvothermal route. The structural features of the as-prepared BiOCl samples were systematically characterized by the X-ray powder diffraction (XRD), and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The SEM characterization results indicated that BiOCl microspheres possessed a superstructure composed of several hierarchical microspheres, which were assembled by numerous two dimensional nanosheets. This kind of special BiOCl 3D microstructure exhibited a large BET surface area of about 14.24 m² g⁻¹. Besides, the photocatalytic properties of BiOCl hollow microsphere sample and sheet-like sample were investigated in detail. Significantly, BiOCl hollow microsphere sample presented faster degradation rate toward RhB even under visible light, which should be attributed to the unique BiOCl nanosheets self-assembled hollow microspheres.     

工作压强对空心玻璃微球表面形貌和性能的影响

采用化学气相沉积-氧化烧结法,在不同工作压强条件下,制备了惯性约束聚变靶用空心玻璃微球(HGM)。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、VMR显微镜系统和能谱仪对HGM的表面形貌、球形度、壁厚均匀性以及成分进行了表征。分析了工作压强对HGM表面形貌、球形度、壁厚均匀性和成分的影响以及相互关系。研究表明:HGM的表面形貌随工作压强的增大而变得平滑致密,表面均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,HGM的球形度没有发生明显变化,而壁厚均匀性得到不断提高,微球中C元素浓度逐渐降低,Si元素浓度不断升高,O元素浓度基本保持不变。     

Low-density core-shell composite hollow microspheres with tunable magnetic properties

Low-density (about 0.9 g/cm³) composite core-shell hollow microspheres with tunable magnetic properties were fabricated by Ni-Fe-P deposition on hollow glass microspheres (HGM) with modified electroless plating process. The effects of mole ratio of Fe²⁺/Ni²⁺, concentration of the reducer and pH value of the solution on the magnetic properties of the products were investigated. In conclusion, the increase in the mole ratio of Fe²⁺/Ni²⁺ and pH value of the solution could improve the soft magnetic properties of composite microspheres remarkably, while the increase in the concentration of NaH₂PO₂ had the opposite effect. The as-obtained metallic shells were amorphous and the crystallization got better with increased annealing temperature after plating. In addition, the saturation intensity of the composite microspheres was enhanced monotonically by increasing the annealing temperature. This work provided a facile and effective strategy to fabricate core-shell composite hollow microspheres with tailored magnetic properties.     

退火对AlTiN多层薄膜结构及力学性能影响

使用TiAl合金靶,利用中频反应磁控溅射系统,通过交替改变氮气流量的方法,在高速钢(W18Cr4V)基体上沉积了一组氮含量周期性改变的AlTiN多层薄膜,并分别在600,700和800 ℃下真空退火热处理. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和高分辨透射电镜等方法研究了沉积态和退火态AlTiN多层薄膜组织和微观结构;AlTiN多层薄膜的力学和膜基结合性能用纳米压痕硬度仪、摩擦磨损仪以及划痕试验仪得到. 研究表明,采用沉积过程中周期改变氮气流量的方法,可以制备出稳定的、力学性能良好的AlTiN多层薄膜. 80 关键词： AlTiN多层薄膜 退火 微观结构 力学性能     

Microstructure and mechanical properties of a partially crystallized La-based bulk metallic glass

The evolution of microstructure upon partial crystallization and its influence on the mechanical properties such as hardness, elastic modulus and viscosity in a La 55 Al 25 Cu 10 Ni 5 Co 5 bulk metallic glass alloy are studied. Specimens with various volume fractions of crystalline phases were obtained by annealing the as-cast amorphous alloy above its glass transition temperature and were characterized by transmission electron microscopy. Microscopic examination of the heat-treated samples shows short-range-ordered domains prior to nanocrystallization within the amorphous matrix, followed by the growth and impingement of the crystallites. Whereas the hardness of the annealed samples increases linearly with increasing crystallinity, the elastic modulus and the viscosity both increase abruptly when the crystalline volume fraction is about 40 vol.%, with a only minor variation on either side of this range. The sudden rises in the modulus and viscosity are similar to those in the literature data on the fracture strength of partially crystallized bulk amorphous alloys that shows a steep drop in strength at 30-50 vol.% crystallinity. On the basis of the microscopic observations, it is suggested that the interaction and formation of rigid networks of crystalline phases upon the attainment of a critical second-phase volume fraction may be the possible reason for the sudden change in mechanical properties. Percolation theory is utilized in further substantiating this hypothesis.     

充气温度对PS-PVA-CH塑料微球性能的影响

 主要研究了PS-PVA-CH空心塑料微球充气时，充气平衡温度对微球强度、球形度和表面形貌的影响。对PS，PVA和CH材料的热重分析结果表明，PS和PVA具有较高的分解温度，而PS-PVA双层球和PS-PVA-CH塑料微球升温后的耐外压实验表明，温度升高后双层球耐外压强度降低很快，不能满足充Ar气需要；而3层球在100~120℃仍有很高强度，在该温度下，可以实现充Ar气。微球表面形貌分析结果显示，高温充气后，3层球表面粗糙度升高。