強流脈沖碳離子束與AZ31鎂合金交互作用機理研究.pdf

1、利用TIA-450型強流脈沖離子束設備(粒子束構成：C+70％+H+30％)，在輻照參數：脈沖電壓250 kV、束流密度170～200A/cm2、能量密度2～3 J/cm2、脈寬80 ns下，分別對變形鎂合金AZ31的鑄態(tài)和擠壓態(tài)靶材進行1，5，10，20，30，50和100次輻照實驗。
　　 利用SRIM程序模擬C+、H+離子入射AZ31靶材的過程(射程分布、能量分布)和缺陷的形成過程；利用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)

2、、X射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)，觀察分析輻照前后靶材晶粒變化、表面形貌、相結構、微觀組織結構演變；利用顯微硬度儀、陽極氧化、鹽霧腐蝕和摩擦磨損等手段檢測輻照前后靶材顯微硬度、耐蝕、抗摩擦性能變化。初步探討了HIPIB與AZ31鎂合金靶材的交互作用機理，系統(tǒng)地研究了隨輻照次數增加，靶材表面形貌、組織結構及性能的演變過程及規(guī)律。
　　 通過SRIM程序模擬，同等能量的H+離子射程2.52μm遠大于C+離子射程6027

3、A；離子入射靶材的能量沉積主要由C+離子的電子能損造成，靶材內部能量瞬間積聚，亞表層物質噴發(fā)可能使靶材表面產生熔坑；靶材中空位缺陷主要由C+離子入射的核能損造成，離子束能量沉積分布引發(fā)晶體缺陷(空位、位錯、小角度晶界等)的形成、復合與運動，在距表面數百μm處造成顯微硬度顯著提高及材料強度變化，從而產生“長程硬化”效應。
　　 HIPIB輻照次數對靶材形貌影響較大，輻照后的鑄態(tài)及擠壓態(tài)靶材分別呈現網狀及胞狀形貌，隨后的多次輻照，靶

4、材形貌呈現周期性變化趨勢。
　　 金相、TEM觀察及物相分析顯示：HIPIB輻照后的熔化層和熱影響區(qū)晶粒組織顯著細化，輻照后β-Mg17Al12固溶到基體組織α-Mg晶粒內部；靶材受壓應力波產生塑性形變，晶面取向發(fā)生變化，出現滑移并發(fā)生回復再結晶現象。
　　 HIPIB輻照后靶材顯微硬度與原始靶材相比提高近3倍，摩損失量減少；動電位極化曲線顯示輻照后的腐蝕電流的降低，自腐蝕電位、孔蝕擊穿電位的分別提高了140 mV和72