氦离子辐照非晶态合金的表面损伤研究

本文研究了室温下氦离子辐照非晶态合金(Co94Fe4Cr2)78Si8B14、Fe37.5Ni37.5B25、Fe18.5Ni55.5B26、Fe77Ni5B18、Fe61.5Ni20.5B18、Ni78B14Si8、Fe77B16Si5Cr2、Ni60Nb40、Cu35Zr65、Cu43Ti57等的表面损伤。氦离子能量为40Kev和60Kev，平均通量密度分别为4.2μ A/cm~2和3.2μA/cm~2，总剂量为1.0*、1.5*、2.0*、2.5*、3.0*、4.0 * 10~(18)Ions/cm~2。用扫描电子显微镜观测了辐照后样品的表面形貌。实验结果表明：非晶态合金的辐照效应与材料的种类有关，金属／金属非晶合金的临界剂量（约1.0～1.5 * 10~(18)/cm~2）高于金属／类金属非晶合金的临界剂量（约0.5～1.0 * 10~(18)/cm~2）；不同组元的同类材料之间的损伤不同；不同组元比分的同类材料之间的损伤也有所差异。随总剂量的增加，损伤方式（发泡、层离、剥落）是重复出现的，从1.0*到4.0 * 10~(18)/cm~2共产生三代发泡，两代层离，并且损伤呈周期性变化的趋势。随能量的增加损伤程度减弱。剥落是周边型的，由发泡内气体压力驱动。根据发泡皮的厚度与入射离子的平均投影射程相近，层离层的厚度大于平均投影射程2～3倍这一新的实验现象，认为发泡由气泡间聚结机制形成，层离由气泡间破裂机制形成