反应堆压力容器钢A508-3辐照硬化的剂量率效应研究

针对不同剂量率对国产反应堆压力容器钢(Reactor Pressure Vessel, RPV)A508-3辐照硬化的影响，利用3.5 MeV的Fe离子在3种不同剂量率(0.1, 0.5和 1.0 dpa/h)下将样品辐照至4个不同剂量点(0.1, 0.3, 1.0和3.0 dpa)，采用纳米压痕技术表征样品在不同辐照条件下的硬化效应。结果表明，在高剂量率(1.0 dpa/h)下，材料的硬度随剂量的增大快速增加，在0.3 dpa以后逐渐达到饱和；中剂量率(0.5 dpa/h)和低剂量率(0.1 dpa/h)下，样品硬度随剂量的变化趋势与高剂量率相似，但在0.3 dpa以后材料的硬度随剂量仍在缓慢增加。在辐照剂量低于0.3 dpa时，不同剂量率引起的辐照硬化差异较小，但在辐照剂量大于0.3 dpa时，不同剂量率辐照下的硬化效应差异显著。数据拟合结果表明，在实验剂量范围内辐照硬化的饱和值随剂量率的增加呈减函数关系。     

电子束辐照剂量对PAN/PEO交联度的影响

对PAN/PEO凝胶(5%PAN,5%PEO)在1.0 MeV电子束下进行了不同剂量的辐照。红外光谱测量表明,PAN/PEO凝胶辐照后发生了化学交联。分析结果指出,PAN/PEO的凝胶分数随着辐照剂量的增加而不断增加;其凝胶分数增长率的变化可以分为3个阶段,即快速增加阶段(0~39kGy)、下降阶段(39~130 kGy)和稳定阶段(130 kGy)。拟合发现,引入材料刚性参数β的半经验修正方程与未考虑材料刚性的Char1esby-Pinner方程相比,更符合实际测量值(对于该配比PAN/PEO,β为0.166)。交联度-辐照剂量曲线显示,交联度随辐照剂量的增加而增加,为设计新型能功能材料中所需的固定交联度的PAN/PEO凝胶提供了辐照剂量参考值。     

氦离子低温预辐照对不锈钢中氦泡生长抑制作用的Monte Carlo模拟研究

实验中已发现氦离子低温预辐照不锈钢材料能有效抑制高温辐照阶段的氦泡生长,但这一结果一直缺少理论解释.基于持续注入粒子的三维格子气模型,采用Monte Carlo模拟方法研究了不同温度模式对氦泡生长行为的影响.研究发现,计算结果能很好地再现氦离子低温预注入抑制高温氦泡生长的实验现象,其原理为低温预注入时材料中形成了较高数密度的小氦泡,由于氦泡数量较多从而限制了氦泡平均尺寸的增大.     

16Cr-ODS铁素体钢的初始氧化物弥散相结构对抗辐照硬化和Ne离子脆化性能的作用研究

依托兰州重离子研究装置(HIRFL),开展了3 种不同氧化物弥散强化的16Cr-ODS铁素体钢的重离子辐照损伤研究,旨在探究氧化物颗粒结构参数(尺寸和密度)对材料辐照硬化和Ne离子辐照脆化效应的影响。采用6.17 MeV/u的Ni离子辐照和Ne离子,借助辐照终端的梯度减能装置在材料样品中产生了均匀的辐照损伤坪区。借助纳米压痕和小冲杆测试技术分别获得了辐照前后材料的纳米硬度和延伸率数据。探究了氧化物纳米颗粒的界面对于缺陷的的吸收尾闾(sink strength)和材料的辐照硬化/脆化的关系。结果表明,吸收尾闾越大,ODS钢的抗辐照硬化和脆化能力越强。     

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。     

Effects of Helium and Oxygen Common Implantation in Silicon Wafer

Defect engineering for SiO2 precipitation is investigated using He-ion implantation as the first stage of separation by implanted oxygen （SIMOX）. Cavities axe created in Si by implantation with helium ions. After thermal annealing at different temperatures, the sample is implanted with 120 keV 8.0 ×1016 cm 2 0 ions. The Q ion energy is chosen such that the peak of the concentration distribution is centred at the cavity band. For comparison, another sample is implanted with O ions alone. Cross-sectionM transmission electron microscopy （XTEM）, Fourier transform infrared absorbance spectrometry （FTIR） and atomic force microscopy （AFM） measurements are used to investigate the samples. The results show that a narrow nano-cavity layer is found to be excellent nucleation sites that effectively assisted SiO2 formation and released crystal lattice strain associated with silicon oxidation.     

高电荷态离子126Xeq+引起GaN表面形貌变化研究

用不同电荷态的126Xeq+离子(9≤q≤30)在室温下轰击GaN晶体表面,经原子力显微镜分析表明,当q>18,辐照区域由隆起转为显著的刻蚀.被轰击后的GaN晶体表面形貌主要取决于入射离子的电荷态.同时,样品表面形貌还与入射离子的剂量和入射角有关;在实验参数范围,与入射离子的初动能没有明显关系(180 keV≤Ek≤600 keV).当入射离子的电荷态q=18,与样品表面法线成60°角倾斜入射和垂直表面入射时,样品的表面几乎没有变化,只是倾斜入射后有很微小的隆起;当q＜18时,样品表面膨胀隆起,粗糙度增强,倾斜入射时表面隆起比垂直入射时更明显,而且都有清晰的峰状分界区;当q＞18时,样品表面被蚀刻呈凹陷状,有明显的齿状刻痕,且侵蚀深度与离子剂量近似呈线性关系,倾斜入射时的刻蚀深度大于垂直入射时的刻蚀深度.     

注入Ar+的蓝宝石晶体退火前后光致发光谱的分析

对注入Ar⁺后不同晶面取向的蓝宝石晶体在不同退火条件下的光致发光谱进行了分析.分析结果表明:三种晶面取向的蓝宝石样品经Ar⁺注入后,其光致发光谱中均出现了新的位于506nm处的发光峰;真空和空气气氛下的退火均对样品在506nm处的发光有增强作用,不同晶面取向的样品发光增强程度不同,且发光增强至最大时的退火温度也不同,空气气氛下的退火使样品发光增强程度更为显著.由此可以看出,退火气氛、退火温度和晶面取向均对样品发光峰强度有影响. 关键词： 2O₃')" href="#">Al₂O₃ 离子注入 退火 光致发光谱     

56Fe13+离子引起GaP晶体的微结构损伤

利用X射线衍射（XRD）技术、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和Raman光谱对经不同剂量的56Fe13+离子辐照的GaP晶体的微结构进行了表征。结果表明:随着辐照离子剂量的增加,GaP晶体中产生了局部的无序与缺陷。随着56Fe13+离子剂量的增加,Raman光谱展示出振动峰强度逐渐减弱而且一些逐渐消失,但其峰位几乎没有发生变化;XRD显示出GaP晶体的衍射峰的强度逐渐减小;FTIR主要表现为宽化及其强度增加。这表明重离子56Fe13+的辐照使得GaP晶体中的缺陷与无序性增加,导致晶体产生了局部的非晶化。The Misconstructural damage of GaP irradiated with 56Fe13+ to fluences ranging from 1×107 ions/cm2~1×1010 ions/cm2 were analyzed by X-ray diffraction (XRD) techniques, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy. The result shows that, with the increase of irradiation ion fluences, local disorder and defects were produced in GaP crystal. With the increase of ion fluence, Raman spectra reveal the intensity of scattering peaks gradually weakens and some scattering peaks gradually disappear, however no changes in the peak position were found. XRD measurement displays that the intensity of diffraction peaks gradually decreases with an increase in ions fluences. Result from FTIR spectra exhibits that the intensity of reflection peaks gradually increases and the FWHM of reflection peaks broadens. These phenomena indicate that, the irradiation of heavy-ion Fe produces defects and disorder in GaP crystal, leading to a local amorphization.     

高能重离子辐照的ODS铁素体钢脆化效应研究

与传统的铁素体钢相比,氧化物弥散强化(ODS) 的铁素体钢具有更优的耐高温和抗辐照性能,近年来成为先进核能装置重要的候选结构材料。在HIRFL 的扇聚焦型回旋加速器(SFC) 材料辐照终端,对一种氧化物弥散强化(ODS) 铁素体钢MA956 进行了高能Ne 离子辐照实验,旨在研究级联碰撞损伤和惰性气体原子注入条件下该材料力学性能的变化。利用辐照终端的能量衰减装置将SFC出口123.4 MeV的离子能量分解为介于38.5~121.0 MeV之间的30 个入射能量值,并通过双面辐照在厚度60 μm的样品中均匀产生了损伤。辐照剂量为9x1016 ions/cm2,在样品中的平均位移损伤为0.7 dpa,注入的Ne原子浓度为350 appm。辐照期间样品温度保持在440 ℃附近。对辐照前后的样品分别在室温和500 ℃下进行了小冲杆试验(Small-punchTest),获得了辐照前后样品的加载位移曲线,由此得到该辐照条件下样品的延性损失为18%~26%。通过扫描电子显微镜观察了断口形貌和厚度变化,估算了样品的等效断裂应变和断裂韧性。结果表明,MA956 钢经过高能Ne离子辐照后等延伸率减小,断裂韧性降低,样品发生了一定的脆化。透射电镜结果说明氧化物弥散相界面处微空洞的形成可能是导致脆化的原因。Oxide dispersion strengthened (ODS) ferritic steels have better high-temperature creep rupture strength and higher irradiation resistance than conventional ferritic steels, and show high prominence of application in advance nuclear reactors. Their stability under high-dose radiation conditions needs to be clarified. In the present study, a commercial ODS ferritic steel MA956 were irradiated with high 20Ne ions at a terminal chamber of the Sector-focused Cyclotron (SFC) at HIRFL (Heavy-ion Research Facility in Lanzhou). With the energy gradient degrader of the irradiation chamber, the primary energy (123.4 MeV) of the Ne-ion was dispersed into 30 different energies between 38.5~ 121.0 MeV, which resulted in a plateau distribution of lattice damage in the specimens. The specimens were irradiated from both sides so that the whole 60 m thickness was nearly uniformly damaged. The specimen temperature was maintained around 440 ℃ during the irradiation. The irradiation dose is about 9x1016 ions/cm2, corresponding to a damage level of 0.7 dpa and a Ne concentration of 350 appm. The specimens before and after irradiation were tested with the Small-punch Test technique, at room temperature and 500 ℃, respectively. The fracture morphology was observed by scanning electron microscopy.The results show that MA956 underwent some loss of ductility and fracture toughness after the irradiation with high-energy 20Ne ions. It may be ascribed to the formation of nano-scale cavities at the oxides/matrix interfacesin the ODS steel specimens under irradiation .