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烧蚀对脉冲离子束在高分子材料中能量沉积的影响
2020年
高能量密度纳秒量级脉冲离子束辐照材料表面的烧蚀产物和流的相互作用,可能对流在靶中的能量沉积产生影响,进而影响烧蚀情况下的流分析和相关应用的优化.本文采用红外成像方法对横截面能量密度1.5-1.8 J/cm^2的脉冲离子束在304不锈钢和高分子材料上的能量沉积进行了测量分析.结果表明在高分子材料上,在超过一定能量密度后,流引发材料表面烧蚀产物的屏蔽效应使得大部分流能量不能沉积在靶上.采用有限元方法对流引发的温度场分布进行了计算,验证了高分子材料的低热导率以及低分解温度使其在脉冲辐照早期即开始热解,烧蚀产物对后续流能量的进一步沉积产生屏蔽.此类效应在金属上存在的可能性和对流诊断等应用的影响,亦进行了讨论.
张世健喻晓喻晓梁国营梁国营张楠任建慧张楠颜莎Gennady Efimovich Remnev颜莎
关键词:强脉冲离子束烧蚀屏蔽
脉冲离子束辐照GH202镍基高温合金表面改性被引量:2
2018年
为改善GH202镍基高温合金的表面性能,使用成分为C^(n+)和H^+、加速电压为250kV的脉冲离子束(IPIBs)对其进行表面辐照处理。采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计等分别对不同参数辐照后的试样的表面形貌及性能进行测试。结果表明:辐照后GH202合金表面产生了熔坑,熔坑的尺寸随能量密度的增加而增加,最大可至70μm。熔坑的产生源于表层低熔点组分的喷发。表层的γ'相消失,辐照之后的试样表层产生了M_(23)C_6结构的碳化物并在辐照过程中受到压应力作用。辐照后试样表层近百微米深度内显微硬度均获得不同程度的提高。在高温氧化时,辐照后的样品表面更易于形成Cr_2O_3和Al_2O_3连续膜层氧化物,阻碍O元素向基体扩散,使得抗高温氧化性能得到改善。
钟昊玟梁家昌赵小勇张世贵乐小云
关键词:强脉冲离子束镍基高温合金显微硬度抗高温氧化性能
脉冲离子束辐照金属材料烧蚀产物特性分析被引量:1
2017年
脉冲离子束作为一种闪光热源在材料表面改性方面具有广泛的应用.烧蚀效应对于脉冲离子束与物质相互作用以及脉冲离子束薄膜沉积过程具有重要的影响.因此,分析脉冲离子束的烧蚀过程和机理对于优化其应用具有重要意义.为了研究脉冲离子束的烧蚀产物特性,采用1.2—1.5 J/cm^2的脉冲离子束辐照纯锌靶材,并使用单晶硅片收集辐照过程中产生的烧蚀产物.通过扫描电子显微镜、能谱仪和高精度天平的分析与测量,得到了烧蚀产物的表面形貌和相关特性等实验结果.结合实验和有限元模拟计算得到的材料表面温度场分布演化结果,可以证明在脉冲离子束辐照锌靶材的烧蚀过程中会有气态、液态和固态三种不同状态的烧蚀产物产生.
张洁钟昊玟沈杰梁国营崔晓军张小富张高龙颜莎喻晓乐小云
关键词:强脉冲离子束烧蚀相互作用
脉冲离子束横截面分布的测量
2016年
脉冲离子束在靶上的横截面能量密度分布和流焦点位置是流分析和辐照效应研究中重要的技术参数.利用红外成像诊断技术,可以以较高的空间分辨率和能量密度分辨率对流的横截面分布进行测量,并可以实现对流焦点的测量和流传输特性的分析.通过该实验,可以使学生掌握脉冲加速器诊断的基本技能,加深对加速器原理及脉冲流分布和传输特性的认识.
李东彧喻晓沈杰屈苗钟昊玟张洁张高龙颜莎乐小云
关键词:强脉冲离子束红外成像
脉冲离子束辐照薄金属靶的热力学过程研究?被引量:2
2015年
在回顾和总结现有脉冲离子束诊断技术和能量沉积模型的基础上,结合红外成像诊断分析,基于能量平衡,提出了脉冲离子束在固体靶中功率密度分布模型,并采用蒙特卡罗方法对其进行计算.以该功率密度模型作为源项,使用有限元分析方法模拟脉冲离子束入射100μm不锈钢靶后内部温度场在毫秒时间范围内的分布和演化.结果显示,在微秒时间范围内,热场以存在于近表面区域数倍于离子射程范围内的冲击热场为主要特征;而在毫秒时间范围内,靶的前后表面(纵向)己达到温度平衡,且靶后表面温度场和入射前表面的离子束横截面能量密度具有空间分布的相似性.这证明了,在采用具有毫秒响应速度的红外拍摄系统的情况下,背面红外诊断技术可以实现以较高的精度对脉冲离子束横截面的能量分布进行诊断和分析.
喻晓沈杰钟昊玟屈苗张洁张高龙张小富颜莎乐小云
关键词:强脉冲离子束
一种利用脉冲离子束制备具有连续过渡层的镀层的方法
本发明公开了一种利用脉冲离子束制备具有连续过渡层的镀层的方法,按照下述步骤进行:(1)对基底材料进行打磨、抛光、超声清洗;(2)利用磁控溅射法在基底材料上沉积镀层材料;(3)利用脉冲离子束的一个脉冲辐照步骤(2)制备...
梁家昌乐小云胡雪兰颜莎王志平张鹏陈悦陈逸飞张艳燕荣翠华刘冶
文献传递
将单晶硅薄片用脉冲离子束改性为LED衬底的碳化硅材料的方法
一种将单晶硅薄片用脉冲离子束改性为LED衬底的碳化硅材料的方法,首先将单晶硅加工成薄片状置于脉冲离子束靶座前;采用石墨作为注入用离子源发射体,抽真空后通入适当氩气,将真空系统档板遮蔽单晶硅薄片,启动脉冲离子束,再关...
高志洪
文献传递
M2高速钢脉冲离子束表面改性及其耐磨耐蚀性被引量:5
2010年
为了改善M2高速钢的表面度和耐磨耐蚀性能,利用脉冲离子束(HIPIB)对M2高速钢进行了表面改性处理.通过x-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、超微载荷显微硬度计、盐雾腐蚀和摩擦磨损试验机对HIPIB辐照前后M2高速钢的表面相结构和形貌、显微硬度、耐蚀性和摩擦磨损性能进行检测,结果表明:HIPIB辐照处理使M2高速钢表面层晶间残余奥氏体量增加,在材料表面产生了许多火山口状熔坑.随着脉冲次数的增加,材料表面产生微区光化现象.经辐照处理后的试样表面,显微硬度得到明显提高,在脉冲次数达到15次时,表面层的耐磨性能提高了2倍,耐蚀性得到明显改善.当脉冲次数为10~15次时,材料的综合耐磨耐蚀性较好.
李玉海邢贵和李生志娄长胜袁进伟
关键词:强流脉冲离子束高速钢表面改性显微硬度
一种利用脉冲离子束制备具有连续过渡层的镀层的方法
本发明公开了一种利用脉冲离子束制备具有连续过渡层的镀层的方法,按照下述步骤进行:(1)对基底材料进行打磨、抛光、超声清洗;(2)利用磁控溅射法在基底材料上沉积镀层材料;(3)利用脉冲离子束的一个脉冲辐照步骤(2)制备...
梁家昌乐小云胡雪兰颜莎王志平张鹏陈悦陈逸飞张艳燕荣翠华刘冶
脉冲离子束辐照混合陶瓷/NiCoCrAlY热障涂层研究
2009年
为提高高温合金的工作温度,一般在其表面涂覆由粘结过渡层和陶瓷隔热层构成的热障层。热障层的热稳定性决定了高温合金部件的寿命。为延长由部分稳定的ZrO2/NiCoCrAlY合金构成的热障层的服役寿命,采用脉冲离子束对它们的界面进行辐照处理。本工作研究了不同参数的脉冲离子束(IPIB)对不同厚度结构的靶的辐照混合效应,通过一系列分析测试研究,发现合适参数的IPIB辐照能够有效地在界面形成混合层,从而改善热障层在高温氧化环境中的高温耐久性。其中采用峰值能量300keV,脉冲宽度65ns,峰值流密度250A/cm2的IPIB单脉冲辐照后的样品获得最好效果。对其原因做了分析,认为在界面处形成特定元素分布的混合层在高温氧化条件下既能形成完整的保护层,又改善了层间晶格和热胀系数失配,减小了失配热应力,从而提高了热障层在高温氧化条件下的稳定性。
颜莎尚怡君宋尽霞乐小云赵渭江薛建明王宇钢
关键词:强脉冲离子束热障层

相关作者

颜莎
作品数:74被引量:179H指数:8
供职机构:北京大学物理学院重离子物理研究所
研究主题:强脉冲离子束 辐照 离子注入 MEV 耐蚀性
乐小云
作品数:56被引量:91H指数:6
供职机构:北京航空航天大学物理科学与核能工程学院
研究主题:强脉冲离子束 烧蚀 电子束 金属 材料表面改性
赵渭江
作品数:67被引量:129H指数:8
供职机构:北京大学物理学院重离子物理研究所
研究主题:离子注入 强脉冲离子束 辐照 离子束 空心阴极
韩宝玺
作品数:12被引量:54H指数:6
供职机构:北京大学物理学院重离子物理研究所
研究主题:强脉冲离子束 材料表面改性 改性研究进展 金属 绝缘
王宇钢
作品数:90被引量:157H指数:7
供职机构:北京大学
研究主题:辐照 离子注入 强脉冲离子束 纳米孔 MEV