利用 HR-EBSD 和 ECCI 对自离子辐照钨中的碰撞级联损伤进行非破坏性研究
材料科学
2021-07-07 v2
摘要
理解辐照下的缺陷产生与演化是一个长期的多尺度问题。传统上,对辐照诱导缺陷(IIDs)的实验检测主要依赖透射电子显微镜(TEM),其空间分辨率高但需破坏性样品制备。此外,有限的视场和低应变灵敏度使得多尺度表征与定量应变测量十分困难。在此,我们探索在扫描电子显微镜(SEM)中使用先进技术,对块体材料表面的辐照损伤进行非破坏性探测的潜力。电子通道衬度成像(ECCI)用于成像 20 MeV 自离子辐照钨中的纳米尺度辐照诱导缺陷,钨是聚变反应堆装甲的主要候选材料。结果显示,损伤微观结构从 0.01 dpa(原子离位)时均匀随机分布的纳米尺度缺陷,演变为 1 dpa 时延伸数百纳米的条状结构。基于互相关的高分辨率 EBSD(HR-EBSD)用于探测与 IIDs 相关的晶格应变场。在 0.01 dpa 时应变波动很小,而在 0.1 dpa 时观察到晶格应变的显著异质性,并随剂量增加直至在 0.32 dpa 时饱和。应变波动的特征长度尺度约为 500 nm。综上,ECCI 与 HR-EBSD 揭示了缺陷从无序结构向由预存缺陷与新级联损伤间弹性相互作用驱动的长程有序结构的转变。本研究表明,SEM 为快速、非破坏性、多尺度和多方面的辐照损伤表征提供了极具吸引力的工具。
引用
@article{arxiv.2005.09788,
title = {Non-destructive study of collision cascade damage in self-ion irradiated tungsten using HR-EBSD and ECCI},
author = {Hongbing Yu and Phani Karamched and Suchandrima Das and Junliang Liu and Kenichiro Mizohata and Felix Hofmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.09788},
year = {2021}
}