Y/Ce注入对Zr-4合金高温氧化行为的影响

为了比较研究Y、Ce离子注入对Zr-4合金氧化性能的影响，探索离子注入后的改性机制，对Zr-4合金表面分别注入了不同剂量的两种离子并在500℃条件下进行空气氧化．氧化曲线表明：Y、Ce离子注入均能明显改善Zr-4合金的氧化性能，改善的程度随注入剂量的提高而增大；Ce离子注入后的改性效果略强于Y．使用XPS、GAXRD研究了注入样品高温氧化实验后的表层氧化膜成份及其相结构，探讨了Y、Ce离子注入提高Zr-4合金高温抗氧化性能的机理。     

高能离子背散射研究钇离子注入H13钢的抗氧化特性

用５．８ＭｅＶ ＾４Ｈｅ离子和３ＭｅＶ质子背散射研究了强束流钇注入的Ｈ１３钢的高温特性，由直接测定氧化层中氧原子面密度得知经钇离子注入后在８００℃氧化４５ｍｉｎ条件下抗氧化能力提高了２５倍，观察到了元素铬在注钇氧化层中的富集以及氧离子在氧化过程中的扩散与未注入时有明显的区别。     

背散射分析钇离子注入H13钢的抗氧化特性

用背散射技术测量了不同注入剂量和大束流密度的Y~+注入H_(13)钢的浓度分布,并研究了注入样品的抗氧化特性。结果表明,Y的浓度分布和峰值浓度的变化与注入剂量和束流密度密切相关。Y峰值浓度大小对抗氧化特性有直接的影响。Y~+注入钢改变了钢的氧化模式。氧的扩散受到控制。高温(800℃)氧化10min即可形成抗氧化的氧化皮。Y~+的注入可使氧化速率下降8倍。     

铈离子注入Zr-4合金的高温氧化行为

研究铈离子注入对Zr4合金氧化性能的影响，对Zr—4合金表面注入了不同剂量的铈离子，并在500℃条件下进行了空气氧化实验。氧化曲线表明，铈离子注入能明显改善Zr—4合金的氧化性能，且注量越高，氧化性能改善的程度也越大。运用俄歇电子（AES)、X光电子（XPS)和小角掠射X光衍射技术(GAXRD)等测试方法分别分析了注入样品表层元素的深度分布、氧化膜成分及相结构，同时探讨了铈离子注入改善Zr—4合金氧化性能的机制。     

升温离子注入——一种新的表面工程方法

利用等离子体源离子注入(PSII)技术对冷作模具钢材料Cr12MoV 进行不同温度范围氮离子注入模拟和实验的研究,研究温度在离子注入中对材料表面改性的影响机理。首先,利用 Trim程序对氮离子在 Cr12MoV 中注入过程进行模拟计算。然后,在能量、剂量等参数相同条件下,改变脉冲频率,即相对应地改变样品的表面温度对不同样品进行试验对比,分别测试其表面温度为:250 ℃,312 ℃,365 ℃,412 ℃,471 ℃。并在 312 ℃的温度条件,分别做了不同剂量的试验。用 X射线衍射分析 ( XRD )表面结构、晶相变化;用俄歇电子能谱 (AES )分析注入氮的浓度分布;用维氏显微硬度计测定其显微硬度;用针-盘磨损机测试其耐磨性能。结果表明,计算机模拟注入深度比实际测定短,由此说明,升温离子注入比常规方法具有更深的注入层。通过对 Cr12MoV 材料 PSII 表面温度效应明显提高试样的表面显微硬度及耐磨性能,根据实验结果得出了该种材料的等离子体源离子注入的最佳工艺参数。     

B、N、Cr、Mo离子注入对纯铁抗腐蚀性能和显微硬度的影响

本文介绍B、N、Cr、Mo离子注入到纯铁中形成的表面合金的腐蚀性能和显微硬度。在0.5mol/lH_2SO_4溶液中的自然腐蚀电位变化不大,临界钝化电流密度和维持电流密度明显降低,钝化范围扩大,显微硬度提高。几种离子组合注入比单一离子注入的效果好。     

氧分子离子单独和组合注入对金属铀抗腐蚀性能的影响

报道了氧分子离子注入表面形成的氧化膜对铸态金属α－Ｕ的抗腐蚀性能的影响。经注入和未注入试样的电化学、９６℃饱和蒸汽腐蚀、５０ｍｇ／１ＫＣｌ溶液浸泡和室内大气环境下的腐蚀试验发现，氧分子离子单独和组合注入明显地改善了金属铀的抗腐蚀性能。Ｘ－射线衍射试验证实氧离子注入在试样表面形成了ＵＯ２保护层。     

镧离子注入对纯锆耐蚀性的影响

为了研究镧离子注入对纯锆耐蚀性的影响,样品表面分别注入了1×10~(16)-1×10~(17)cm-2的镧离子,使用MEVVA源作为注入源,注入能量为40 kv。X光电子谱(XPS)分析了注入样品表面镧的价态,三电极动电位扫描测定了注入样品在0.5 mol/L H2SO4溶液中的极化曲线,通过与空白样(未注入样品)比较可知,镧离子注入后,纯锆样品的耐蚀性大大提高。最后,讨论了耐蚀性提高的机理。     

N+离子注入对锆-4合金耐腐蚀性能的影响

为了研究N+离子注入对锆-4合金耐腐蚀性能的影响,本文使用直线加速器产生的N+离子注入锆-4合金样品,通过对离子注入后样品电化学曲线的测量,分析不同剂量下N+离子注入对锆-4合金钝化电流密度的影响,同时使用透射电子显微镜分析注入层的微观结构.结果表明,随着注入剂量的提高(0-1×1016cm-2),样品钝化电流密度下降,耐腐蚀性能提高,其原因主要归结于样品表层由多晶结构到非晶结构的转变过程.     

Cr涂层锆合金包壳模拟LOCA试验研究

2011年日本福岛核事故暴露传统锆合金燃料包壳在失水事故(LOCA)工况下的安全性问题。为了探究新型Cr涂层锆合金包壳在LOCA工况下的性能,本研究针对物理气相沉积(PVD)工艺涂覆的12～15μm厚度Cr涂层Zr-1Nb合金包壳管,开展模拟LOCA工况下的高温蒸汽氧化-淬火试验,氧化温度为1200℃和1300℃,单面氧化时间为10 min和20 min,淬火温度约800℃,之后对淬火后试样进行环压测试。结果发现,在研究条件下,Cr涂层未出现剥落,涂层完整;Cr涂层锆合金包壳外表面形成较为致密Cr₂O₃层,抑制O原子扩散至锆合金基体,阻止锆合金基体被氧化为ZrO₂层和α-Zr(O)层,环压测试发现淬火后包壳保持良好塑性。研究表明,在本测试工况下Cr涂层锆合金包壳相比传统锆合金包壳具有更强的抗LOCA事故能力。     

候选材料在650 ℃超临界水中的腐蚀行为研究

研究了3种候选材料（347、HR3C和In-718）在650 ℃、25 MPa去离子水中的均匀腐蚀行为,使用场发射扫描电镜（FEG-SEM）和能谱（EDS）观察了不同腐蚀时间的表面氧化膜形貌与合金元素分布,使用掠入射X射线衍射（GIXRD）分析了氧化膜相结构。结果表明,3种材料腐蚀失重均符合抛物线规律,347的失重为HR3C和In 718的40倍以上;3种材料氧化膜均以Ni(Cr, Fe) ₂O₄为主,In-718点蚀严重,347氧化膜明显脱落,HR3C氧化膜较均匀致密;高温超临界水中,提高合金的Cr含量有助于增强均匀腐蚀性能,添加Nb有损合金的点蚀抗力。     

碳离子辐照诱变产生的甜高粱M2代幼苗对高温胁迫的响应

甜高粱(Sorghum bicolor(L)Moench)"凯勒"种子经不同剂量(0、10Gy、30Gy、50Gy、80Gy)80MeV/u碳离子注入后,其M2代幼苗对40℃高温胁迫作出了不同的响应:株高、叶绿素含量变化不大,相对低剂量(10Gy、30Gy)碳离子处理使M2代幼苗生物量高于对照CK(0Gy)和高剂量(50Gy、80Gy)处理,同时从丙二醛(Malondialdehyde,MDA)和可溶性糖含量的变化来看,30Gy碳离子辐射处理组MDA和可溶性糖含量降低,提高了M2代幼苗的高温抗性.     

离子注入的氙和铯在硅和铝中的表面富集现象

近几年来,人们研究了离子注入层中注入杂质在退火过程中的再分布。结果表明,广泛的离子品种,例如Pb~ 、As~ 、Sb~ 、Cs~ 、Pt~ 、Bi~ 、Xe~ 、Ni~ 、Br~ 和Cr~ 等高剂量(≥10~(15)atoms/cm~2)注入Si后,在退火时注入的杂质显著地向表面扩散;高剂量离子注入某些金属,退火时也有向表面扩散的现象。因此,高剂量注入的杂质在退火过程中向表面扩散是一个较普遍的现象。     

PIXE、SEM与切片技术相结合研究低能离子注入种子的浓度-深度分布

用质子激发X荧光分析和扫描电子显微镜与切片技术相结合对能量为 2 0 0keV的钒离子注入花生后的浓度 -深度分布进行了测定 ,注入剂量为 9× 10 16/cm2 。结果显示 ,钒离子注入花生后的浓度 -深度分布与离子注入金属、半导体中的分布有明显的差异 :离子的射程歧离很大 ,少数离子的射程延伸到很深的区域。这种分布特征可能与植物种子具有疏松的结构有关。     

再加工对改进型N18板材第二相的影响

采用差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等多种研究手段系统地研究了改进型N18板材再加工(在750℃、780℃和800℃热轧3或4道次后再冷轧,冷轧后在540~600℃退火1.5~50 h)对第二相的影响。结果表明:热轧进入了双相区。在冷轧和随后的退火过程中,热轧过程中形成的β-Zr发生分解,析出细小的第二相,导致团簇状分布的细小第二相的形成;第二相为密排六方(HCP)的Zr(Fe,Cr,Nb)_2相。原板材中大部分第二相的合金元素原子百分比n(Fe)/[n(Cr)+n(Nb)]在5/3附近。再加工之后,n(Fe)/[n(Cr)+n(Nb)]呈现下降的趋势。团簇析出的细小第二相中Nb含量更高,n(Fe)/[n(Cr)+n(Nb)]接近1。     

高剂量注入中离子溅射的影响

在离子注入材料改性的研究过程中(金属、绝缘材料和光学材料等),在许多场合下,要求注入的元素(如Fe中注入N、Y、Ph和Sn等)在靶子中占百分之几的含量,这就要求注入剂量高达10~(17)/cm~2到10~(12)/cm~2。由于离子注入的溅射效应在低能和大剂量注入中是相当明显的,因此,对这些元素高剂量注入后的杂质分布、溅射系数、溅射厚度和靶子中杂质的收集量做一分析是十分重要的。     

O、C离子注入n型GaN的黄光发射研究

采用光致发光(Photoluminescencc,PL)谱的测量,研究了1012～1017cm-2的O和C两种离子注入和退火对非有意掺杂的n型GaN黄光发射(Yellow luminescence,YL)的影响,注入后的样品在流动N2的保护下进行退火,退火温度950℃,退火时间30 min.对比相同剂量下N离子注入GaN黄光发射,结果表明O、C两种离子的注入在GaN中分别引入了与黄光发射相关的不同的深能级中心,当C离子注入剂量高达1017cm-2时,能引起黄光发射的C相关的深能级中心显著增多.     

C+Ti双离子注入H13钢抗腐蚀结构的分析

利用阳极化扫描方法测量了C＋Ti双离子高剂量注入H13钢样品在NaAc/HAc缓冲液（pH=5.6)中的耐腐蚀性能。结果表明,双离子注入明显地降低样品的峰值电流密度,改善样品的耐腐蚀性能;Ti离子的注入剂量越高,样品的耐腐蚀性能越好。在0.1mol/L NaCl溶液中点蚀实验结果表明,离子注入后样品的点蚀电位提高75mV,耐点蚀性能明显改善。TEM和SEM结果表明,注入样品的表面形成了一层晶粒细化层,从而减少了腐蚀坑的形核位置,阻止腐蚀的进一步进行,提高了样品的耐蚀性。     

铀铌合金表面热氧化膜结构研究

采用X射线光电谱分析技术、结合Ar离子枪溅射,研究了大气环境、不同温度(室温、100、200和300℃)条件下铀铌合金样品表面氧化膜结构的变化情况。实验结果表明:随温度升高,氧化膜厚度增大,氧化膜结构发生明显变化。不同温度热氧化处理后,铀铌合金初始表面Nb主要以Nb2O5形式存在,在Nb2O5与金属Nb之间,总存在一定厚度的NbO及少量其他价态氧化物NbOx(0x1,1x2)的混合层。室温～200℃热氧化合金样品表面铀均以含间隙氧的UO2+x(P型)存在,其U4f7/2结合能较UO2低约0.7eV。室温条件下,氧化膜成分主要为UO2;100、200℃热氧化后,氧化膜中除UO2外,还含有少量P型UO2+x,其U4f5/2卫星峰的结合能为396.6eV。300℃热氧化后的合金样品表面为铀的高价氧化物(U3O8或UOx,2x3),U4f特征峰的结合能分别为381.8和392.2eV;氧化层为UO2和金属铀的混合物。热氧化过程中,温度对铀氧化的影响较对Nb的明显得多。     

离子注入在甜菊育种中的应用

用60～100 keV氮离子和75 keV碳离子的不同剂量注入4个甜菊品种的干种子,研究其对产量和糖甙含量的影响。结果表明,不同能量和剂量的氮离子注入济宁种后,使甜菊的糖甙产量和成分发生变化,以75 keV,5×10~(14)N~ /cm~2的氮离子注入最佳,其总甙和优质糖甙(R-A)分别比对照提高4.74％和14.08％。碳离子对甜菊糖甙成分的影响大于氮离子。离子注入杂种一代丰_1×日原和日原×丰_2的效应大于纯品种济宁和丰_2。获得糖甙成分和产量明显改善的有7个突变系。初步证实离子注入在甜菊育种中具有较好的应用价值。