强流脉冲电子束作用下金属材料的微观结构状态

【摘要】：强流脉冲电子束(HCPEB)是近年来出现的一种新型材料载能束表面改性技术,并受到材料科学工作者的广泛关注,在脉冲电子束轰击材料的瞬时过程中,较高的能量(108-109 W/cm2)在非常短的时间内(几纳秒到几微秒)作用在材料的表层,造成材料表面极为快速的加热和冷却,甚至使材料表层熔化、蒸发并快速凝固,在此过程中诱发的应力场能够引起材料表面快速而强烈的变形,从而造成特殊的改性效果;另外,由于脉冲时间极短,因而有可能观察到材料遭受辐照后结构缺陷的不同阶段的形态,进而观察由点缺陷聚集形成的缺陷簇结构生长过程中不同阶段的形态,揭示各种缺陷结构的性质及演化规律,从而更加深刻地理解材料的表面改性机制和辐照损伤特性。 本文利用Nadezhda-2 强流脉冲电子束装置,对低能、强流脉冲电子束作用下部分体系金属材料的微观结构状态进行研究。进而对HCPEB 表面改性后表面熔坑的形成机制、碳钢表面纳米化与非晶化即亚稳相的形成机制、应力波的产生与传播以及对表面改性机制的影响、由强流脉冲电子束诱发的超快速加热和冷却引起的变形行为和机制以及面心立方金属中的空位簇缺陷的产生和演化机制等诸多方面进行了深入的研究,获取了大量新颖有趣的实验结果,在实验结果的基础上进行了比较深入的理论分析,得到了一些有价值的结论。