セラミックス材料の照射損傷過程に及ぼすイオン化誘起拡散と照射励起拡散の効果

电离诱导扩散和辐照诱导扩散对陶瓷材料辐照损伤过程的影响

• 批准号: 09750779
• 负责人: 安田 和弘
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750779/
• 关键词: Ceramics; MgAl_2O_3; Al_2O_3; TEM; radiation damage; diffusion; ionization; displacement; alumina; magnesium aluminate spinel; desplacement; microstructure; hardness

MgO・nAl_2O_3(n=1,2.4)、α-Al_2O_3およびVまたはNiを添加したα-Al_2O_3,単結晶に200keVの電子と30keVイオン(He^+,Ov,Mg^+,Ar^+)を電子顕微鏡内で重畳照射し、照射に伴う微細組織変化を電顕内で「その場」観察した。また、6keVAr^+イオン照射によって微小格子間転位ループを導入した試料に100〜1000keVの電子を300Kにて照射し、欠陥集合体の安定性を調べた。イオンおよび電子を重畳照射した場合に観察される格子間型転位ループの形成抑制効果をMgO・Al_2O_3、MgO・2.4Al_2O_3、α-Al_2O_3、およびVまたはNiをドープしたα-Al_2O_3において比較すると、転位ループ形成の抑制効果は定性的に、MgO・Al_2O_3>MgO・2.4Al_2O_3>VまたはNiをドープしたα-Al_2O_3>α-Al_2O_3の順になった。こうしたループ形成頻度がどのような因子に支配されて現れるのかを、この現象がイオン照射に起因する欠陥集合体の核形成頻度と電子照射下における転位ループ核の安定性の競合に基づくものと仮定して考察した。イオン照射下での欠陥集合体の核形成頻度は、MgO・nAl_2O_3系試料の方がα-Al_2O_3よりも2桁近く小さくなった。また微小格子間型転位ループを含む試料に電子照射を行うと、いずれの試料においても転位ループは消滅し、消滅速度は電子エネルギーの低下に伴って大きくなった。この結果は転位ループの消滅がはじき出し損傷に起因して形成される空孔の吸収によるものではない事を示している。また消滅速度は、MgO・Al_2O_3>>α-Al_2O_3>MgO・nAl_2O_3の順に従った。実験結果は、核形成頻度が小さく、かつその安定性に乏しいMgO・Al_2O_3において重畳照射効果が現れ易い事を示し、先に示した仮定を満足している。現在、低エネルギー電子照射下における微小転位ループ消滅機構を考察中であり、この観点からイオン・電子重畳照射効果を明らかにしたいと考えている。

MgO・nAl_2O_3(n=1,2.4), α-Al_2O_3 和 α-Al_2O_3 掺杂 V 或 Ni, 单晶中 200keV 电子和 30keV 离子 (He^+,Ov,Mg^+,Ar^+) 叠加辐照在电子显微镜下进行，并在电子显微镜中“原位”观察到由辐射引起的微观结构变化。此外，通过在 300 K 下将 100 至 1000 keV 电子照射到通过 6keVAr^+ 离子照射引入小间隙位错环的样品上，研究了缺陷聚集体的稳定性。使用掺杂V或Ni的MgO·Al_2O_3、MgO·2.4Al_2O_3、α-Al_2O_3、α-Al_，研究了重叠照射离子和电子时抑制间隙位错环形成的效果。与2O_3相比,对位错环形成的抑制效果定性地为MgO·Al_2O_3>MgO·2.4Al_2O_3>V或Ni掺杂α-Al_2O_3>α-Al_2O_3。我们假设这种现象是基于离子辐照引起的缺陷聚集体的成核频率与电子辐照下位错环核的稳定性之间的竞争。 MgO·nAl_2O_3样品中离子辐照下缺陷聚集体的成核频率比α-Al_2O_3样品小近两个数量级。此外，当用电子照射含有微观间隙位错环的样品时，所有样品中的位错环都消失了，并且消光率随着电子能量的降低而增加。该结果表明位错环的消失并不是由于挤压损伤形成的空位被吸收所致。消光率的顺序为MgO·Al_2O_3>>α-Al_2O_3>MgO·nAl_2O_3。实验结果表明，成核频率低、稳定性差的MgO/Al_2O_3更容易出现叠加辐照效应，并且满足上述假设。我们目前正在研究低能电子辐照下微位错环湮灭的机制，并希望从这个角度阐明离子电子叠加辐照效应。

项目成果

K.Yasuda,R.Morisaki,C.Kinoshita,et al.: "Conurrent irradiation effects with ionization and displacement on the formation process of defect clusters in magnesium aluminate speinel" Prof.of 7th International Conference on Advanced Nuclear Energy Research. 3

K.Yasuda、R.Morisaki、C.Kinoshita等人：“电离和位移的同时辐照效应对铝酸镁尖晶石缺陷簇形成过程的影响”第七届国际先进核能研究会议教授。

K.Izumi,K.Yasuda,C.Kinoshita et al.: "Mechanical properties and minostructure of alumina and magnesium aluminate spinel irradiated with He ions" Journal of Nuclear Materials. (in press). (1998)

K.Izumi、K.Yasuda、C.Kinoshita 等人：“He 离子辐照的氧化铝和铝酸镁尖晶石的机械性能和微观结构”核材料杂志。

K.Yasuda,M.Nastasi,et al.: "Ion beam channeling study on the damage accumulation in yitria-stabilized cubic zirconi." Nucl.Instr.and Meth.in Phys.Res.B.136-138. 499-504 (1998)

K.Yasuda,M.Nastasi,et al.：“氧化钇稳定立方氧化锆损伤累积的离子束沟道研究”。

C.E.Sickafus,Hj.Matzke,K.Yasuda,et al.: "Radiation damage effects in cubic-stabilized zirconia irradiated with 72 MeV I^+ ions" Nucl.Instr.and Meth.in Phys.Res.B.141. 358-365 (1998)

C.E.Sickafus、Hj.Matzke、K.Yasuda 等人：“用 72 MeV I^ 离子辐照的立方稳定氧化锆的辐射损伤效应”Nucl.Instr.and Meth.in Phys.Res.B.141。

K.Yasuda,R.Morisaki,et al.: "Concurrent irradiation effects with ionization and displacement on the formation process defect clusters in magunesium aliminate spinel" Proc.of 7th int.Symp.on Advanced Nuclear Energy Research(Takasaki,Japan). 384-390 (1997)

K.Yasuda,R.Morisaki,et al.：“电离和位移的同时照射对铝酸镁尖晶石形成过程缺陷簇的影响”Proc.of 7th int.Symp.on Advanced Nuclear Energy Research（日本高崎）。