放射線照射セラミックスの力学的性質発現機構と点欠陥挙動

辐射陶瓷的力学性能表达机制及点缺陷行为

• 批准号: 11750615
• 负责人: 安田 和弘
• 金额: $ 1.47万
• 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750615/
• 关键词: イオン・電子同時照射効果; ZrO_2; Al_2O_3; MgO・Al_2O_3; 電子顕微鏡; 転位ループ; キャビティー; 照射損傷

イオンおよび電子を同時または単独で照射したマグネシア・アルミネート・スピネル,アルファ・アルミナ,イットリア安定化ジルコニアに照射し,転位ループおよびボイド等の欠陥集合体の形成過程を透過電子顕微鏡で調べた.さらに超微小硬度試験を行い,照射表面層の力学的性質を調べた。(1)アルファ・アルミナおよびマグネシア・アルミネート・スピネルの照射硬化のHeイオン照射量依存性が全く異なることを見いだした.アルミナの照射硬化量-照射量曲線は,3つのステージに分けられ,5x10^<19>He^+/m^2以下の低照射量に於いて最も著しい照射硬化を示した.これに対しスピネルの硬化量は,照射量の増加に伴って単調にしかも緩やかに増加し,1x10^<20>He^+/m^2以上の照射量で一定値を示した.照射硬化の機構を荷重-押し込み深さ曲線の解析から考察し,欠陥集合体よりも点欠陥または電子顕微鏡では'見えない微小点欠陥集合体'の寄与が支配的であることを示した.(2)アルファ・アルミナおよびマグネシア・アルミネート・スピネルにイオンと電子を重畳照射しながら,照射欠陥集合体の形成過程を電子顕微鏡内で「その場」観察した.電子励起と格子励起(はじき出し損傷および非熱的拡散)の相乗効果により酸化物セラミックス中の点欠陥挙動が大きく影響を受けることを実験的に示すと共に,その機構を提案した.すなわち、イオン照射により核形成される微小格子間原子集合体は低エネルギー電子照射に対して不安定であり、孤立した格子間原子に分解することを明らかにした。また、イオン単独照射下では優れた耐照射損傷性を示す安定化ジルコニアに,イオン照射後に電子を重畳照射すると異常なほど大きな欠陥集合体が形成することを見いだした.この形成機構を酸素イオンと陽イオン(ZrおよびYイオン)のはじき出し損傷速度の違いから説明するモデルを提案した。さらに欠陥集合体形成過程に及ぼす電荷蓄積効果の重要性を指摘した.

The formation process of incomplete aggregates, such as those formed by simultaneous irradiation of electrons and electrons, was modulated by electron microscopy. In the ultra-micro hardness test, the mechanical properties of the irradiated surface layer are adjusted. (1)The relationship between radiation hardening and radiation dose is completely different. The curve of radiation hardening dose versus exposure dose shows that the radiation hardening dose is the highest at low doses up to 5x10 ^<19>He^+/m^2. The hardening amount of the sample is increased with the increase of the exposure amount, and the exposure amount above 1x10 ^<20>He^+/m^2 is constant. The analysis of the curve of the irradiation hardening mechanism shows that the microdot aggregate is controlled by the electron microscope. (2)The formation process of irradiated aggregates was observed in electron microscopes by electron beam irradiation. The effect of electron excitation and lattice excitation (damage and non-thermal dispersion) on the structure of the reaction system is discussed. The atomic aggregate of tiny lattice is unstable and isolated due to electron irradiation. Under single irradiation, the radiation damage resistance is excellent, and the stability is stable. After irradiation, the electron is re-irradiated, and the abnormality is large. The aggregate is formed. The formation mechanism of this type of damage is described in detail below. The importance of incomplete aggregate formation process and charge accumulation effect is pointed out.

项目成果

K.Yasuda,C.Kinoshita and K.Izumi: "A comparative study of mechanical properties in ion-irradiated Al_2O_3 and MgO・Al_2O_3"Materials Research Society Symposium Proceedings. 540. 317-322 (1999)

K. Yasuda、C. Kinoshita 和 K. Izumi：“离子辐照 Al_2O_3 和 MgO·Al_2O_3 机械性能的比较研究”材料研究学会研讨会论文集 540. 317-322 (1999)。

C.Kinoshita,S.Matsumura K.Yasuda, et al.: "Irradiated microstructure of magnesium aluminate spinel and their controlling factors"Materials Research Society Symposium Proceedings. 540. 287-297 (1999)

C.Kinoshita，S.Matsumura K.Yasuda，等：“镁铝尖晶石的辐照微观结构及其控制因素”材料研究会研讨会论文集。

K.Yasuda,C.Kinoshita,M.Ohmura,et al.: "Production and stability of dislocation loops in an MgO-Al_2O_3 system under concurrent irradiation with ions and electrons"Nuclear Instrment and Method in Physics Research B. (印刷中). 8 (2000)

K. Yasuda、C. Kinoshita、M. Ohmura 等人：“离子和电子同时照射下 MgO-Al_2O_3 体系中位错环的产生和稳定性”物理研究 B 中的核仪器和方法（出版中） .8 (2000)

K.E.Sickafus,Hj.Matzke,T.Hartmann,K.Yasuda, et al.: "Radiation Damage Effects in Zirconia"Journal of Nuclear Materials. 274. 66-77 (1999)

K.E.Sickafus、Hj.Matzke、T.Hartmann、K.Yasuda 等人：“氧化锆中的辐射损伤效应”核材料杂志。

T.Shikama,K.Yasuda,et al.: "Irradiation effects in ceramics for fusion reactor applications"Journal of Nuclear Materials. 271-272. 560-568 (1999)

T.Shikama、K.Yasuda 等人：“聚变反应堆应用陶瓷中的辐射效应”核材料杂志。