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强流脉冲离子束辐照Ti基金属材料表面烧蚀作用研究

苗收谋

  在TEMP-6型HIPIB装置上开展了HIPIB辐照Ti基金属材料表面烧蚀行为及其机制的实验研究、HIPIB辐照金属材料的温度场演变及烧蚀作用的理论研究。通过聚合物阳极的单极脉冲模式外磁绝缘离子二极管的HIPIB辐照金属Ti的实验研究发现,随着辐照次数的增加,烧蚀表面形貌均发生表面粗糙化向光滑化的转变。纯金属表面微观几何和成分不均匀性(如微凸、坑洞,以及杂质等),导致了辐照表面的选择性烧蚀,是烧蚀坑形成的主要机理。HIPIB辐照金属间化合物γ-TiAl的表面烧蚀形貌与纯金属Ti的变化规律不同,出现了晶界开裂和波浪状形貌特征。试样表层依次形成的Ti_3Al和Ti_2Al相,表明发生了Al元素在HIPIB辐照过程中的选择烧蚀。表面急剧变化的梯度温度场使得在后续快速冷却过程中产生很大的表面应力,强度超过γ-TiAl的抗拉强度,致使表面发生开裂产生大量裂纹。结合HIPIB辐照金属材料的相变传热特点,基于焓法建立了HIPIB辐照金属Ti的二维轴对称相变传热模型,计算了HIPIB辐照下金属Ti的温度场演变过程及烧蚀质量变化规律。能量密度为70 J/cm~2条件下的烧蚀质量计算值与实验数据大致相符。……   
[关键词]:强流脉冲离子束;Ti基金属材料;表面;烧蚀
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2004年