锆基合金低能离子辐射效应试验材料及试验方法

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1、错基合金低能离子辐射效应试验材料及试验方法本文所用试验材料为燕山大学研制的新型诰合金(Z「Al・TiN)・合金成份为47Zr45Ti4.5A13V(wt%)。将加工的恻片炳制金相试样，得到供货态错合金金相组织如图2・1。由图可见.诰合金的原始晶粒内部含何大虽针状相。钻介金原始试样金相组织2.2试样制备皓合金离子辐照试验的试样尺寸及动态拉伸试佯及分析试样尺寸分别如图2-2.图2・3和图2・4所示试样根据设计尺寸进行加工.加工后用丙酮进行超声振荡，除去表面的油污,然后对试样进行磨制至800#金相砂纸,再利用机械抛光机抛光.使用金刚

2、石研磨秒进行抛光，最后用丙酮、酒精浸泡，再超声洁洗，然后放入干燥皿屮待用。R5••//■/12.073&2图2・2常规拉伸试样尺寸图'M0W2-4钻合金分析试样尺寸閔2.3辐照试验辐照试验所需试样按要求加工、处理后，安装到辐照试验夹具中，为下一步的离子辐照试验做准备。图2・5为辐照试样装配丈物照片。W2-5辐照试验试样装配实物照/；国2・6为哈尔滨工业大学空间环境与材料工®实验室的正离子加速器.氮离F、氮离子辐照试验均在该设备上进行.图2・6正离子加速器氮离f、氮离子辐照注盘有1xlO15/cm2w5xlO,5/cm2・lxl

3、0,6/cm2.2xlO16/cm2四种注吊，束流密度()2pA/cnr.相当「•通蚩为6.25xIOl,cni2S*O表1・1为具体辐照参数.图2・7为辐照夹具在直空室内悬挂的照片.表1・1氮离子辐照试验辐照参数辐照环境压ShP町温度CC)辐照离子能fit(keV)注ft(/cm2)-3012010」〜10」2xl016图2-7辐照夹具位置实物照片1x105xlO142.4辐照效应表征本文主要工作研究120kev氮离子和氮离子对错合金辐照导致的微观组织结构和力学性能变化•采用了XRD、XPS、SEMxTEM和纳米硬度、摩擦磨

4、损、拉伸和动拉伸等分析测试F段，研究辐照对其结构、成分、相组成和力学性能(行为)的影响.2.4.1拉伸性能测试采用MTS810拉仲试验机对各种辐照条件下的试样进行拉伸性能测试.拉仲夹头速度为05mm/min.测试温度为室温.利用计算机记录位移和拉伸力•每个注虽下测试试样为2・3个.未经辐照的试样测试2・3个。242纳米显微硬度测试纳米显微硬度采用NiinolmknicrXP纳米显微硬度试验设备进行。氮离子和氮离子辐照的试样，对F纳米压痕，每个试样均测试6个点，测试深度KXXJnmo对于划擦,每个试样也测试6个点,栽荷为40mN

5、,划痕长度100umo2.4.3X射线衍射分析在氮离子辐照丈验前，SR1M软件模拟氮离子轰击诰基体的辐照试验，发现入射深度小于3如果采用常规XRD分析，那么将会得到很少的表层忙息，因此采用小角度XRD分析I呦。利用PhilipsX'PerlX射线衍射仪测试XRD。试验加速电压为36kV,掠射角为3%步进角度为0.05%扫描角度范围30°-90°o2.4.4透射电子显微镜观察利用线切割机切割出厚度为0.5mm的薄片，先用砂纸打磨到80um左右，然后在9X0型半门动精密凹坑研磨仪上研磨，直至达到可以进行电解戏喷的厚度.进行双喷减薄

6、(温度-40-C.().5%的HCKh溶液)，然后再冲击出3mm的圆片,用于透射观察。透射试验便用的是日本电子JEM-2100P型透射电镜，加連电压为2(X)kVo245扫描电镜观察为了对离子辐照前后试样的拉伸断口形貌和肆擦磨损后的表而形貌进行观察，采用了S・57()电镜，试验屮加速电压为20kVo2.4.6X射线光电子能谱分析X射线光电子能谱分析采用的是法国法苏拉蒂公司的PH157(M)ESCASystem设备,X射线光源为1486.62的A1的K(x线，采用半球型精密电子能址分析器的固定通过能模式。其中widesca

7、n模式的能足为187.85eV,narrowscan模式的能：S为29.35eVo2.4.7摩擦磨损性能评价燃擦磨损试验采用销•盘式(THTB-KX)型)真空燎擦磨损试验机进行。磨损机原倚支架重10N,再加10N的舷码，便其载荷达到20N,摩擦副转动速度为试验时间2500s,温度为空温。试验前，清洗摩擦磨损试验机的真空宅，除去里而的杂质，摩擦销和摩擦副均要用酒精超声淸洗，除去油污。试验中，只有摩擦副在传动装習带动下转动，实时的摩擦力通过传感器接收•摩擦系数“利用公式卩二F/N计算.其中F为摩擦力.N为载荷。图2・9为摩擦磨损

8、试验用圆片试样和充作摩擦销的支架照片。2・9摩擦用閱｝；'状试样和帮擦销照丿；一2.48扫描电子显微镜动拉伸实验利用带有原位动态拉伸试验台的S-57O打描电镜•对原始样和辐照后试样进行原位拉伸观察•并进行扫描。加速电压为20kVo2.4.9残余应力测试利用荷兰帕纳科公司的XP