氬離子輻照下純鎳薄膜的微觀結構狀態研究

鄒 陽 王曉彤 呂 鵬 田娜娜 關慶豐

1（江蘇大學京江學院 鎮江212013）

2（江蘇大學材料科學與工程學院 鎮江212013）

高溫性能和輻照損傷特性是衡量核材料使役功能的關鍵因素［1-2］。鎳基高溫合金是廣泛應用于高溫場合的結構材料，在核材料領域有著重要的應用，在其輻照損傷效應方面的研究［3-4］也由來已久。鎳（Ni）是典型的面心立方（Faced-center-cubic，FCC）單質金屬，具有中等層錯能，歷來都是研究金屬輻照損傷效應的標準金屬材料之一。在輻照效應研究中，與鎳基高溫合金相比，選擇純Ni為研究對象，主要是因為單質Ni的微觀結構狀態簡單，更容易通過控制實驗參數來觀察輻照條件下純Ni中小尺寸缺陷團簇的形成，并總結演化規律。大量研究［5-6］表明，用 透 射 電 鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）觀察輻照誘發的小尺寸缺陷團簇的形成與演化行為是研究輻照損傷效應的重要方法［7-8］。

由輻照缺陷誘發的材料形變是驗證輻照損傷效應的重要依據［9-10］。本文采用氬離子（Ar+）束輻照純Ni的TEM薄膜樣品，這與直接輻照塊體樣品有所不同，塊體材料的剛度限制了輻照過程中材料的形變。由于TEM樣品很薄，因此輻照過程中其形變基本不受約束，更有利于觀察樣品中缺陷團簇的形成及演化規律。近年來，二維薄膜材料在輻照環境下得到了越來越多的應用，如空間輻照環境下極紫外波段空間太陽望遠鏡上使用的Al薄膜濾光片［11］和Mo/Si多層膜反射鏡等［12］。此外，一些文獻的研究結果顯示，低維材料（如納米材料）在外加載荷的作用下其變形機制與三維塊體材料有所不同［13-15］，因此也可以利用這一特點將輻照作為二維薄膜材料的一種應力加載模式，來研究二維材料的變形機制。……