脉冲离子束辐照对TiH2膜表面微观结构的影响-论文.pdf

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1、第49卷第10期舍属学级、厂01．49No．102013年10月第1269～1274页ACTAMETALLURGICASINICAOct．2013PP．12691274脉冲离子束辐照对Til2膜表面微观结构的影响术刘洋，)向伟。)王博宇’1)兰州大学核科学与技术学院，兰州7300002)中国工程物理研究院，绵阳621900摘要在TEMP6型强流脉冲离子束装置上，利用能量密度O．1—0．5J／cm，脉宽100ns，能量100keY的c+和H+混合离子束对TiH2膜进行逐次轰击以研究其在脉冲能量下的稳定性．采用扫描电镜和表面轮廓仪对TiH2膜辐照前后表面形貌进行研究；利用X射线衍射和慢

2、正电子湮没技术对脉冲离子束辐照前后TiH2膜的物相和缺陷结构进行分析．结果表明：O．1—0．3J／cm的脉冲束流辐照热力效应不足以导致膜明显熔化和开裂；0．5J／cm。的脉冲束流辐照致使膜明显熔化并伴随产生大量的网状裂纹．0．1一O．3J／cm的脉冲辐照条件下TiH2的物相结构未发生明显变化，而0．5J／cm条件下6-TiH2开始发生向体心四方(bct)结构的非平衡相变，并且随着辐照次数的继续增加膜内开始析出纯Ti的物相．脉冲束流辐照下的热力学效应导致膜内缺陷的分布发生显著改变，导致膜的慢正电子Doppler展宽谱的s参数在0．5J／cm5次轰击时达最小，而在0．3J／cm。1次轰

3、击时最大．关键词TiH2，脉冲离子束，表面形貌，慢正电子湮没技术中图法分类号TQ122．3文献标识码A文章编号0412—1961(2013)10～1269—06EFFECT0FIRRADIAT10NWITHPULSED10NBEAM0NTHEMICROSTRUCTUREOFTil2ln口l，l21ⅣG肌iI21，ⅣGBoyu2)，1)SchoolofNuclearScienceandTechnology，LanzhouUniversity,Lanzhou7300002)ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900Correspond

4、ent：wANGBoyu，associateprofessor,Rt：(o816)2484409，mail：fiuyang—benjamin@126．comSupportedbyNationafNatufafScienceFoundationofChina(No．1205136)Manuscriptreceived2013—03—18，inrevisedform2013-07-20ABSTRACTTitaniumhaslongbeenofintcrestashydrogenstoragemateria1sincetitaniumhasahighattinitytohydrogeni

5、sotopes．TitaniumdeuterideortritideiSanimportantnuclearmaterialusedinthefieldofnucleartechnology．Investigationsconcerninghydrogen-titaniumsystemseemtomainlyfcICUSonthehydrogentherma1desorptionspectraSOaStostudyhydrogendesorptionkineticsfrommetalhydrideandtodeterminetheratecontrollingstep、butlit

6、tleiSknownontheevolutionofitscompositionalchangesunderamuchmoreun—equilibriumcondition．Inthepasttwodecades．theintensepulsedionbeamfIPIB1techniquehasreceivedextensiveattentionasatoolforsurfacemodificationofmaterials．Comparedwithconventionalionimplantation．IPIBirradiationintoma—terialspossessesa

7、higherenergydensitywithshorterpulsewidthandbetypicalofmoreintensethermal-mechanicale舶ct．nomsuchapointofview，consideringthefeaturesofextremehighheat—ingandcoolingrateofIPIB．IPIBasamethodtoevaluatethestabilitycharacteristicsoftitaniumhydr