大块金属玻璃Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64的耐Ar12+离子辐照性能研究北大核心CSCD

利用能量为3 MeV的Ar12+离子辐照金属玻璃Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64和金属W,研究了金属玻璃的Ar离子辐照损伤,辐照剂量分别为1×1014,1×1015和1×1016 ions/cm2。XRD分析发现在不同剂量辐照下Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64均保持非晶为主要结构。不同剂量辐照后的金属玻璃样品表面没有明显的辐照损伤,而金属W在剂量为1×016 ions/cm2时表面出现大面积不规则的裂纹和孔洞。AFM分析显示Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64的表面均方根粗糙度随辐照剂量的增大而增大;辐照后金属玻璃的表面硬度略有降低,而金属W的硬度有所升高。在低于金属玻璃的玻璃化转变温度时,金属玻璃Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64的耐Ar12+溅射能力好于金属W。     

强流脉冲离子束辐照对金属玻璃Zr_(53)Al_(23.5)Cu_(5.9)Co_(17.6)结构和性能的影响

利用强流脉冲离子束(High Intensity Pulsed Ion Beam,HIPIB)模拟核聚变装置中的瞬态高热负荷环境,离子束成分为C~(n+)(70%)和H~+(30%)、加速电压为250 k V,研究金属玻璃Zr_(53)Al_(23.5)Cu_(5.9)Co_(17.6)和金属W在不同参数的HIPIB辐照下结构和性能的变化规律以及损伤行为。XRD显示辐照后金属玻璃均保持非晶相为主要结构,金属W中有应力产生。SEM观察在辐照次数为3和10次时金属玻璃和金属W表面都没有明显的辐照损伤现象;当辐照次数增加到100和300次后,金属玻璃表面出现了花瓣状形貌和小球,金属W表面则出现了裂纹。纳米压痕仪测量辐照后金属玻璃的表面纳米硬度随辐照次数的增加逐渐降低。Zr基金属玻璃具有较好的耐辐照性能,对HIPIB辐照时产生强的热应力的缓冲能力比金属W好。     

强流脉冲离子束辐照对金属玻璃Zr_(53)Al_(23.5)Cu_(5.9)Co_(17.6)结构和性能的影响北大核心CSCD

利用强流脉冲离子束(High Intensity Pulsed Ion Beam,HIPIB)模拟核聚变装置中的瞬态高热负荷环境,离子束成分为C^(n+)(70%)和H^+(30%)、加速电压为250 k V,研究金属玻璃Zr_(53)Al_(23.5)Cu_(5.9)Co_(17.6)和金属W在不同参数的HIPIB辐照下结构和性能的变化规律以及损伤行为。XRD显示辐照后金属玻璃均保持非晶相为主要结构,金属W中有应力产生。SEM观察在辐照次数为3和10次时金属玻璃和金属W表面都没有明显的辐照损伤现象;当辐照次数增加到100和300次后,金属玻璃表面出现了花瓣状形貌和小球,金属W表面则出现了裂纹。纳米压痕仪测量辐照后金属玻璃的表面纳米硬度随辐照次数的增加逐渐降低。Zr基金属玻璃具有较好的耐辐照性能,对HIPIB辐照时产生强的热应力的缓冲能力比金属W好。     

高电荷态氙离子辐照下的6H碳化硅表面纳米结构变形（英文）

高电荷态离子比普通的离子携带较高的势能,势能在材料表面的瞬间释放,能在材料表面形成nm量级的结构损伤。它在纳米刻蚀、小型纳米器件、纳米材料、超小尺寸半导体芯片制作、固体表面处理和固体结构分析等领域具有广泛应用前景。因此对高电荷态重离子(Xeq+)引起半导体材料表面(6H-SiC)纳米结构变形进行了研究。采用Xe18+和Xe26+离子,选取从1×1014到5×1015 ions·cm-2逐渐递增的剂量,以垂直和倾斜60°角两种入射方式辐照6H-SiC薄膜样品,经原子力显微镜分析表明,辐照后的表面肿胀凸起。对于Xe18+离子辐照的样品,辐照区至未辐照区边界的台阶高度随离子剂量增加而连续增大,而对于Xe26+离子辐照的样品则先增加而后减小。在相同入射角和剂量条件下,Xe26+离子辐照样品形成的台阶高度大于Xe18+离子辐照形成的台阶高度,在相同离子和剂量的条件下,垂直照射时形成的台阶高度大于倾斜照射时形成的台阶高度。根据损伤机理和实验数据,首次初步建立了一个包括势能、电荷态、入射角和剂量等物理量的理论模型来预测高电荷态离子在半导体材料表面形成的纳米结构变形。暗示了高电荷态离子的潜在的应用价值及进一步研究的必要性。     

液态五元Ni-Zr-Ti-Al-Cu合金快速凝固过程的高速摄影研究

采用电磁悬浮和自由落体两种无容器熔凝技术,并借助高速摄影实时分析方法,研究了液态五元Ni_(40)Zr_(28.5)Ti_(16.5)Al_(10)Cu_5合金的深过冷能力和快速凝固机制.在电磁悬浮条件下,液态合金的过冷度可达290 K(0.21T_L).当深过冷熔体快速凝固时,高速摄影观察发现悬浮液滴表面呈现点状和环状两种区域形核方式.合金的快速凝固组织由初生Ni_3Ti相、次生Ni_(10)Zr_7相和(Ni_(10)Zr_7+Ni_(21)Zr_8)共晶组成.初生Ni3Ti相以枝晶方式生长,枝晶生长速度随熔体过冷度的增大以幂函数关系单调递增,最高可达12 mm/s,同时其体积分数逐渐减小至13.4%,并发生显著组织细化.在自由落体条件下,尽管合金液滴凝固组织的相组成并未发生变化,但随着过冷度的增大,初生Ni_3Ti相的生长被抑制,凝固组织由晶态向非晶态转变,且非晶相的体积分数线性增大.当直径小于275μm时,合金液滴实现了完全非晶态凝固.     

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.     

GeV能量的Fe离子在C60薄膜中的辐照效应研究

利用傅立叶转换红外光谱和Raman谱仪分析了0.98 GeV的Fe离子在电子能损Se为3.5 keV/nm时， 不同辐照剂量（5×1010 —8×1013 ions/cm2)下， 在C60薄膜中引起的辐照损伤效应。 分析表明， Fe离子辐照引起了C60分子的聚合与损伤。 在辐照剂量达到一中间值1×1012 ions/cm2， C60分子的损伤得到部分恢复， 归因于电子激发引起的退火效应。 通过对Raman数据的拟合分析， 演绎出Fe离子辐照在C60材料中形成的潜径迹截面或引起损伤的截面约为1.32×10-14 cm2。     

金属玻璃(Cu_(1-x)Ni_x)_33Zr_(67)合金的低温电阻率

本文研究了金属玻璃(Cu_(1-x)Ni_x)_(33)Zr_(67)合金的低温电阻输运特性。在较宽的温区(2—273K)测试了电阻率,测量结果符合Mooij判据。样品电阻率随温度的变化行为与双能级隧道模型符合较好。     

聚变堆第一镜材料块体金属玻璃表面特性

研究了块体金属玻璃（块体非晶合金）Zr65Al7.5Ni10Cu17.5, Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8和金属多晶钼3种第一镜材料经低温等离子体H和Ar辐照后的表面特性变化。结果表明,两种块体金属玻璃的抗H等离子体溅射能力与其成分有关。随着等离子体辐照时间的增加,金属多晶钼和块体金属玻璃Zr65Al7.5Ni10Cu17.5的表面粗糙度增大,镜面反射率降低;而块体金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8的表面粗糙度减小,镜面反射率升高。X射线衍射仪（XRD）分析表明,块体金属玻璃在离子体溅射过程中,表面微结构具有自修复性。     

金属玻璃(Cu_(1-x)Ni_x)_(33)Zr_(67)的超导电性

本文研究了金属玻璃(Cu_(1-x)Ni_x)_(33)Zr_(67)的超导电性.测量了超导转变温度T_c、上临界磁场H_c_2和其它重要物理量.结果分析表明:这些金属玻璃属于弱耦合超导体.随着Ni含量增多,T_c提高.由(dH_c_2/dT)_(T_c)的测量得到费米面上电子态密度N(0).Varma-Dynes参数δ粗略地是常数.较高的N(0)相应于较高的T_c.N(0)是支配超导行为的基本参量.     

~(12)C~(6+)离子束与电子束辐照对薰衣草当代诱变效应的比较

采用100 MeV的~(12)C~(6+)离子束和1.2 MeV的电子束辐照薰衣草干种子,研究了2个品种的薰衣草干种子对不同辐射源的辐照生物学效应,以期找到薰衣草干种子的最佳诱变参数。结果表明:不论是薰衣草701还是702,经~(12)C~(6+)离子辐照后,其发芽率表现为先增大后减小的趋势;经电子束辐照后,发芽率随着剂量的升高而降低,电子束辐照后的发芽率要低于~(12)C~(6+)离子束。另外,2个品种的薰衣草经~(12)C~+离子辐照后,其胚轴胚根长度以及幼苗鲜重也较电子束辐照后的大。由此可知,重离子的辐照效果优于电子束的,有利于后期筛选出新的薰衣草突变株。     

Ag_xCu_(50-x)Zr_(50)非晶态合金及其晶化

采用高频熔炼后的真空单辊急冷技术制备了Ag_xCu_(50-x)Zr_(50)金属玻璃,发现在x<12的范围内都可得到完全的非晶态。测量了x=2,4,6和10的Ag_xCu_(50-x)Zr_(50)金属玻璃的玻璃转变温度和晶化温度,并采用Kissinger方法测定了晶化激活能E_a。发现在金属玻璃Ag_xCu_(50-x)Zr_(50)中,x值越大则玻璃越不稳定。通过对该类玻璃在氩气氛和在空气中的晶化研究,说明第二放热峰是氧化峰。     

第一性原理研究Ni_3Al_(1-x)V_x(x=0-0.4)的力学和热力学性质

采用第一性原理方法研究了Ni_3Al_(1-x)V_x(x=0-0.4)的力学性质,发现当V含量为0.1时,Ni_3Al_(1-x)V_x的块体模量、剪切模量、杨氏模量和硬度都出现极大值,因此V掺杂对于Ni_3Al力学性能的提升具有重要作用.另外,还研究了不同压强下Ni_3Al_(0.9)V_(0.1)的吉布斯自由能、焓、熵、热容等热力学性质随温度的变化关系,结果表明:在高温高压条件下,Ni_3Al_(0.9)V_(0.1)的吉布斯自由能、焓、熵、定压热容都出现明显变化.通过计算Ni_3Al_(0.9)V_(0.1)的体膨胀系数,发现压强对于Ni_3Al_(0.9)V_(0.1)的体膨胀效应具有明显的抑制作用.     

Al~(3+)/Mo~(6+)双离子取代ZrV_2O_7中Zr~(4+)/V~(5+)实现近零膨胀

采用固相烧结法制备了Zri_(1-x)Al_(2-x)V_(2-x)Mo_xO_7(0≤x≤0.9),并通过调整Al~(3+)/Mo~(6+)对ZrV_2O_7中的Zr~(4+)/V~(5+)离子替代量来实现近零膨胀,对于较小的x值(x≤0.3),材料保持了与ZrV_2O_7相同的立方相结构.随着Al~(3+)/Mo~(6+)替代量的增加,(Al/Zr)~-和(Mo/V)~+之间的库仑相互作用逐渐加强,这种库仑相互作用导致材料中未发生畸变的立方相晶体结构逐渐减少.当x≥0.7时,材料中立方相晶体结构完全消失.在425-750 K温度区间内,Zr_(0.5)Al_(0.5)M_(0.6)O_7展示出近零膨胀性质(-0.39×l0~(-6)K~(-1)).Zr_(0.5)Al_(1.5)V_(1.5)Mo_(0.5)O_7的低热膨胀性能可能与Al~(3+)/Mo~(6+)对ZrV_2O_7中Zr~(4+)/V~(5+)部分替代引起部分晶体结构发生的畸变及其对未替代部分的晶格结构的影响有关.     

质子注入掺镱磷酸盐玻璃平面光波导的近红外特性（英文）

在能量为(0.5+0.55)MeV和剂量为(1.0+2.0)×10~(16) ions/cm~2的条件下,通过氢离子注入制备了掺Yb~(3+)磷酸盐玻璃波导,并研究了该波导在近红外波段的特性.棱镜耦合法测量的离子注入波导的导模的有效折射率与反射计算法计算的有效折射率基本吻合.通过模拟辐照引起的空位分布,探讨了离子注入平面波导的形成理论.利用FD-BPM对波导中的传播模式进行了模拟,结果表明高能量的氢离子注入掺Yb~(3+)磷酸盐玻璃能够制备出近红外波导结构.     

天然和人工时效Cu_(55)Zr_(45)金属玻璃结构弛豫的EXAFS研究

本文应用EXAFS结构分析法研究了Cu_(55)Zr_(45)金属玻璃经天然和人工时效后引起的结构变化。为了比较,也用EXAFS法测定了淬态样品的结构。与此同时还应用X射线小角散射技术和示差扫描量热仪等观测结构弛豫的手段测量了人工时效样品的相应现象。最后根据观测到的事实提出一个非晶相分离模型来解释这个样品在时效时产生的EXAFS及其傅里叶变换的变化,得到圆满结果。     

基于YAG:Ce3+荧光粉复合Eu3+ 掺杂荧光玻璃的激光照明器件

采用结晶法和低温共烧结法制备了Eu~(3+)掺杂的Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3+)荧光玻璃,对制备出的样品进行能量色散X射线谱和光致发光光谱测试,表明稀土离子Eu~(3+)与YAG∶Ce~(3+)荧光粉已掺入荧光玻璃。掺杂不同含量Eu_2O_3的YAG∶Ce~(3+)荧光玻璃封装成的激光照明器件在驱动电流100 mA下,经过STC-4000快速光谱仪和PMS-80可见光谱分析系统测试,掺杂质量分数1%YAG∶Ce~(3+)复合质量分数9%的Eu~(3+)的荧光玻璃封装的激光照明器件发光效率为267.1 lm/W。激光照明器件随着电流的增加,其显色指数逐渐增大,但增加幅度较小。     

12C6+离子束辐照番茄种子当代效应

利用辐射能量为80 MeV/u 的12C6+重离子束辐照番茄种子, 辐照剂量分别为30, 60, 90, 120和160 Gy研究其对番茄M1代的生物学效应。结果表明, 随着辐照剂量的增大, 番茄的发芽率和成苗率降低, 且成苗率明显低于发芽率, 发现辐照损伤主要抑制了根的生长; MDA和脯氨酸含量变化的总体趋势为随着辐照剂量的增大先升后降再升高, 说明高剂量C离子辐照对生物膜造成更严重的损伤; APX活性随着辐照剂量的增大呈先升后降再升高的趋势, 表明APX在清除活性氧中起主要作用; POD和SOD活性的总体趋势是随着辐照剂量的增大而降低, 且明显低于对照组。综合分析表明, 12C6+重离子束辐照番茄种子, 对M1代具有明显的损伤效应, 高剂量辐照对番茄种子造成的损伤更大, 使酶的活性降低, 抑制植株生长。 To investigate the M1 biological effects of heavy ions irradiation on Lycopersicon esculentum Mill., its seeds were irradiated by 12C6+heavy ions (80 MeV/u) with the dosages of 30, 60, 90, 120 and 160 Gy respectively . The results showed that with doses increased gradually, germination rate and seedling rate of Lycopersicon esculentum Mill. were decreased, and the latter was lower than the former, mainly due to the inhibition of root growth. The irradiation increased the content of MDA and proline evidently, showing irradiation could damage biomembrane, and also decreased the activities of POD and SOD with distinct inhibition pattern. However, the low dose and high dose irradiation promoted APX activity, illustrating APX was induced to protect irradiation injury. In brief, exposure to 12C6+ heavy ions had obvious injury effects on the seeds of Lycopersicon esculentum Mill.. Heavy ions irradiation damaged biomembrane, inhibited activities of enzymes, and finally inhibited the growth of the first generation of these seeds.     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.