铁基非晶合金的辐照性能

工程科学学报，第39卷，第9期：1372-1379,2017年9月 Chinese Journal of Engineering,Vol.39,No.9:1372-1379,September 2017 D0L:10.13374/j.issn2095-9389.2017.09.010;htp:/jourals.ustb.edu.cn 铁基非晶合金的辐照性能 杜晨曦，王荣山)，吕旷2)，斯佳佳)，惠希东2)四，张晏玮)，柏广海) 1)苏州热工研究院有限公司，苏州2150042)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:hui_xidong@yahoo.com 摘要铁基非晶合金由于成本低较、易制备、较好的温度稳定性等优点，并具优异的机械性能、磁性能和耐腐蚀性能而被广 泛研究.并且其固有的无序结构有助于抵抗辐照导致的损伤，使得铁基非晶合金可作为抗辐照材料使用.辐照既可以试验铁 基非晶合金的性能也是优化铁基非晶合金结构和性能的有效方法.本文综述了铁基非晶合金中子辐照、离子辐照和电子辐 照性能的研究进展，探讨了铁基非晶合金的结构和性能与非晶合金的成分以及辐照粒子的类型，能量、注量之间的关系，以及 辐照晶化的机制，为进一步促进高性能铁基非晶合金的研究提供了有价值的参考 关键词铁基非晶合金：辐照：晶化；结构 分类号TG139·.8 Irradiation properties of Fe-based amorphous alloys DU Chen-xi),WANG Rong-shan),LU Kuang?),SI Jia-jia2),HUI Xi-dong?),ZHANG Yan-wei),BAI Guang-hai) 1)Suzhou Nuclear Power Research Institute Co.Ltd.,Suzhou 215004,China 2)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:hui_xidong@yahoo.com ABSTRACT Because of the low cost,easy preparation,and good temperature stability,Fe-based amorphous alloys with excellent mechanical properties,magnetic properties,and corrosion resistance have been widely studied.Fe-based amorphous alloys can be used as anti-irradiation materials since their inherent disordered structure helps to resist the damage caused by irradiation.Thus,irra- diation can be used to test the performance of these alloys and optimize their structure.The progress of research on the irradiation prop- erties of Fe-based amorphous alloys is summarized in this article,which focuses on the study of neutrons,ions,and electron irradiation performance.The relationships between different amorphous alloy components and the type,energy,fluence of irradiated particles, structure,and properties of the alloys are discussed,and the crystallization mechanism induced by irradiation is evaluated.The results obtained can provide a valuable reference for promoting the development of Fe-based amorphous alloys. KEY WORDS Fe-based amorphous alloy;irradiation;crystallization;structure 非晶合金由于没有晶体结构而具有传统合金材料 序结构有助于抵抗辐照导致的损伤，这使得非晶合金 无法达到的优异性能，如优异的铁磁性能、耐腐蚀性 相对于传统晶体材料具有更优的抗辐照性能[5-6).因 能、耐磨性能、高强度和宽的过冷液相区等.因此，非 此，非晶合金抗辐照性能的研究越发被重视. 晶合金在很多领域有了广泛的应用，例如优质磁性功 与镍基、钴基等非晶合金系相比，铁基非晶合金具 能材料、医学、航天领域，以及在受控热核反应领域也 有成本相对低廉、机械性能优异等优点.铁基非晶合 有潜在的应用前景).同时，非晶合金具有长程无序 金具有较高的玻璃转变温度、更宽的过冷液相区和较 和短程有序的非晶结构，且没有晶格缺陷，其固有的无 好的温度稳定性，由于具有易制备以及优异的耐腐蚀 收稿日期：2017-05-16 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51271018)

工程科学学报,第 39 卷,第 9 期:1372鄄鄄1379,2017 年 9 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 39, No. 9: 1372鄄鄄1379, September 2017 DOI: 10. 13374 / j. issn2095鄄鄄9389. 2017. 09. 010; http: / / journals. ustb. edu. cn 铁基非晶合金的辐照性能 杜晨曦1) , 王荣山1) , 吕 旷2) , 斯佳佳2) , 惠希东2) 苣 , 张晏玮1) , 柏广海1) 1) 苏州热工研究院有限公司, 苏州 215004 2) 北京科技大学新金属材料国家重点实验室, 北京 100083 苣通信作者, E鄄mail: hui_xidong@ yahoo. com 摘 要 铁基非晶合金由于成本低较、易制备、较好的温度稳定性等优点,并具优异的机械性能、磁性能和耐腐蚀性能而被广 泛研究. 并且其固有的无序结构有助于抵抗辐照导致的损伤,使得铁基非晶合金可作为抗辐照材料使用. 辐照既可以试验铁 基非晶合金的性能也是优化铁基非晶合金结构和性能的有效方法. 本文综述了铁基非晶合金中子辐照、离子辐照和电子辐 照性能的研究进展,探讨了铁基非晶合金的结构和性能与非晶合金的成分以及辐照粒子的类型、能量、注量之间的关系,以及 辐照晶化的机制,为进一步促进高性能铁基非晶合金的研究提供了有价值的参考. 关键词 铁基非晶合金; 辐照; 晶化; 结构 分类号 TG139 + 郾 8 Irradiation properties of Fe鄄based amorphous alloys DU Chen鄄xi 1) , WANG Rong鄄shan 1) , L譈 Kuang 2) , SI Jia鄄jia 2) , HUI Xi鄄dong 2) 苣 , ZHANG Yan鄄wei 1) , BAI Guang鄄hai 1) 1) Suzhou Nuclear Power Research Institute Co. Ltd. , Suzhou 215004, China 2) State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 苣Corresponding author, E鄄mail: hui_xidong@ yahoo. com ABSTRACT Because of the low cost, easy preparation, and good temperature stability, Fe鄄based amorphous alloys with excellent mechanical properties, magnetic properties, and corrosion resistance have been widely studied. Fe鄄based amorphous alloys can be used as anti鄄irradiation materials since their inherent disordered structure helps to resist the damage caused by irradiation. Thus, irra鄄 diation can be used to test the performance of these alloys and optimize their structure. The progress of research on the irradiation prop鄄 erties of Fe鄄based amorphous alloys is summarized in this article, which focuses on the study of neutrons, ions, and electron irradiation performance. The relationships between different amorphous alloy components and the type, energy, fluence of irradiated particles, structure, and properties of the alloys are discussed, and the crystallization mechanism induced by irradiation is evaluated. The results obtained can provide a valuable reference for promoting the development of Fe鄄based amorphous alloys. KEY WORDS Fe鄄based amorphous alloy; irradiation; crystallization; structure 收稿日期: 2017鄄鄄05鄄鄄16 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51271018) 非晶合金由于没有晶体结构而具有传统合金材料 无法达到的优异性能,如优异的铁磁性能、耐腐蚀性 能、耐磨性能、高强度和宽的过冷液相区等. 因此,非 晶合金在很多领域有了广泛的应用,例如优质磁性功 能材料、医学、航天领域,以及在受控热核反应领域也 有潜在的应用前景[1鄄鄄4] . 同时,非晶合金具有长程无序 和短程有序的非晶结构,且没有晶格缺陷,其固有的无 序结构有助于抵抗辐照导致的损伤,这使得非晶合金 相对于传统晶体材料具有更优的抗辐照性能[5鄄鄄6] . 因 此,非晶合金抗辐照性能的研究越发被重视. 与镍基、钴基等非晶合金系相比,铁基非晶合金具 有成本相对低廉、机械性能优异等优点. 铁基非晶合 金具有较高的玻璃转变温度、更宽的过冷液相区和较 好的温度稳定性,由于具有易制备以及优异的耐腐蚀

杜晨曦等：铁基非品合金的辐照性能 ·1373· 性能和低活性的特点而被广泛研究，使得铁基非晶合 辐照后电阻率也有增加，原因可能是由于辐照后一系 金可作为抗辐照材料使用].在辐照条件下，对于传 列密度波动的增加导致的，由于成分的波动与密度的 统晶体材料来说，辐照粒子与晶格缺陷的强烈作用会 波动相关，辐照后会产生两个成分和密度不同的区域， 导致位移损伤和微观结构变化，进而影响材料的性 这可能是调幅分解引起的相分离【18] 能[02]；对于铁基非晶合金，辐照也会影响非晶合金 Fea9.7Cr7.Mn1.Mo7.4 W1.6B1s.2C3.sSi2.(SAM2X5) 的微观结构和性能，且依赖于非晶合金的成分以及辐 晶合金具有极高的强度，其耐腐蚀性能远高于不锈钢， 照粒子的类型、能量和注量[3-] 与镍基合金相当甚至更优，并且由于硼含量高而具有 最近几十年，核能的快速发展，对材料的抗辐照性 较好的中子吸收作用2).SAM2X5在反应堆内进行了 能也提出了更高的要求.由于核电产生的乏燃料越来 4.3×103~2.6×104cm2注量的中子辐照后，材料仍 越多，乏燃料的安全处理也是国际上噬待解决的重要 没有发生明显的辐照损伤和不利的相变，因而具有优 问题.铁基非晶合金优异的性能，使得铁基非晶合金 异的抗中子辐照性能].由于优异的中子吸收性能、 辐照性能的研究越来越受关注.目前，铁基非晶品合金 中子吸收截面是含硼不锈钢的3~4倍、在高中子注量 的辐照研究主要关注结构和性能的变化，以及通过辐 辐照下材料的稳定性、在玻璃转变温度以下仍具有很 照优化铁基非晶合金的性能.然而，辐照影响铁基非 好的耐腐蚀性能[)、以及低廉的材料成本，SAM2X5 晶合金结构和性能的机理研究还不够深入，也未达成 非晶合金在乏燃料安全长期储存方面具有广泛的应用 统一的认识，辐照对铁基非晶合金宏观性能的影响的 前景[2] 研究还处于起步阶段，还需要开展大量的研究工作. 通过中子辐照研究铁基非晶合金的中子辐照性能 本文综述了铁基非晶合金的中子辐照、离子辐照和电 是直接和有效的，但是由于中子辐照的成本太高，铁基 子辐照性能，讨论了不同辐照粒子、注量、温度与铁基非 非晶合金中子辐照的研究相对较少，对铁基非晶合金 晶合金结构和性能的关系，对研究铁基非晶合金的辐照 辐照性能的研究也不够系统和深入，因此，需要寻求有 性能以及开发高性能铁基非晶合金具有重要的意义. 效的替代方法以研究铁基非晶合金的中子辐照性能. 1铁基非晶合金辐照性能 1.2铁基非晶合金重离子辐照性能 重离子辐照下可导致晶态的非晶化0，也可导致 1.1铁基非晶合金中子辐照性能 非晶态向纳米晶态的转变，并且辐照时的温度远低于 铁基非晶合金中子辐照的研究很早就开展起来 晶化温度.在目标材料中控制缺陷、结构无序、应力和 了.早期主要研究中子辐照对铁基非晶合金材料的力 相变的产生，用来改善材料的性能，重离子辐照被认为 学、磁学、电学等性能的影响6-]：近期研究主要关注 是一种独特和有效的方法[31-) 中子辐照对铁基非晶合金结构变化以及磁性能的影 在早期，非晶合金的离子辐照效应的研究仅限于 响.中子辐照后由于铁基非晶合金结构的变化导致磁 非晶的各向异性生长，即铁基非晶样品沿着离子束流 导率[20]、低场交流磁化率[5,21】、居里温度[2-2]、自发磁 方向尺寸萎缩，垂直于离子束流方向尺寸长大[-]. 化强度的温度依赖性和磁滞回线参数等磁性能的改 这种现象也被称为“离子锤击”[6-].Fen.Si,Nb,Z 变[].FenNi4Cr,Mo,SisB,非晶合金快中子辐照后非 B,和FezCr2sAl,非晶合金Xe离子辐照后发生了离子 晶结构和化学的变化导致居里温度和自旋刚度常数的 锤击现象，非晶的尺寸都发生了变化，且不可逆.在1 降低[o:Fes Nis Mo,Si2B,非晶合金在快中子辐照下放 ×105cm2的注量辐照下Fem.Si,.sNb,ZrB,非晶合金 热峰的温度和超精细磁场的平均值均下降，并且磁矩 最大的变形量达2.4%.可能是非晶合金中电子能量 的平均取向发生改变而更靠近样品平面2] 损失导致了宏观尺寸的变化，入射离子形成的局部高 非晶结构有助于降低辐照损伤，但是中子辐照下 机械应力将释放剪切形变，从而电子激发和离子化可 一些物理性能的变化使得铁基非晶合金可以通过中子 能促使大量原子重排36，] 辐照优化其结构，从而改变其性能].FeNiP.,非晶 离子辐照可在金属中产生高电子激发，从而引起 合金在低温退火阶段利用中子辐照能恢复延性以改善 沿离子束流入射方向形成直径为纳米尺寸的圆柱状缺 其退火脆性]，可能是由于中子辐照时原子的重排更 陷，长度尺寸可达数十微米，也称为离子径迹.非晶合 趋于无序化以及在非晶中产生了弹性应力集中，退火 金离子辐照同样也存在离子径迹，重离子辐照后在非 后辐照引起的缺陷将恢复[).中子辐照后铁基非晶 晶合金中观察到了圆柱状缺陷[]，并且由于圆柱状缺 合金可产生铁磁到顺磁的转变，而且辐照引起非晶结 陷的产生导致磁矩趋向平行于离子束流方向[1-].Xe 构的变化将导致电阻率的改变.Fesp B2,和Fezs Mo2Bo 离子辐照可使Fen.Si.sNb,Zx,B,非晶合金的磁矩的统 非晶合金在30K下经快中子和裂变碎片辐照后电阻 计分布取向从平面取向变为垂直取向，原因可能是沿 率分别增加了4%和40%[26]，Fe-Ni-B非晶合金中子 着束流方向形成的柱状结构产生的应力引起沿束流方

杜晨曦等: 铁基非晶合金的辐照性能 性能和低活性的特点而被广泛研究,使得铁基非晶合 金可作为抗辐照材料使用[7鄄鄄9] . 在辐照条件下,对于传 统晶体材料来说,辐照粒子与晶格缺陷的强烈作用会 导致位移损伤和微观结构变化,进而影响材料的性 能[10鄄鄄12] ;对于铁基非晶合金,辐照也会影响非晶合金 的微观结构和性能,且依赖于非晶合金的成分以及辐 照粒子的类型、能量和注量[13鄄鄄15] . 最近几十年,核能的快速发展,对材料的抗辐照性 能也提出了更高的要求. 由于核电产生的乏燃料越来 越多,乏燃料的安全处理也是国际上噬待解决的重要 问题. 铁基非晶合金优异的性能,使得铁基非晶合金 辐照性能的研究越来越受关注. 目前,铁基非晶合金 的辐照研究主要关注结构和性能的变化,以及通过辐 照优化铁基非晶合金的性能. 然而,辐照影响铁基非 晶合金结构和性能的机理研究还不够深入,也未达成 统一的认识,辐照对铁基非晶合金宏观性能的影响的 研究还处于起步阶段,还需要开展大量的研究工作. 本文综述了铁基非晶合金的中子辐照、离子辐照和电 子辐照性能,讨论了不同辐照粒子、注量、温度与铁基非 晶合金结构和性能的关系,对研究铁基非晶合金的辐照 性能以及开发高性能铁基非晶合金具有重要的意义. 1 铁基非晶合金辐照性能 1郾 1 铁基非晶合金中子辐照性能 铁基非晶合金中子辐照的研究很早就开展起来 了. 早期主要研究中子辐照对铁基非晶合金材料的力 学、磁学、电学等性能的影响[16鄄鄄19] ;近期研究主要关注 中子辐照对铁基非晶合金结构变化以及磁性能的影 响. 中子辐照后由于铁基非晶合金结构的变化导致磁 导率[20] 、低场交流磁化率[15,21] 、居里温度[22鄄鄄23] 、自发磁 化强度的温度依赖性和磁滞回线参数等磁性能的改 变[17] . Fe30Ni 44Cr4Mo2 Si 15B5非晶合金快中子辐照后非 晶结构和化学的变化导致居里温度和自旋刚度常数的 降低[19] ;Fe39Ni 39Mo4 Si 12B6非晶合金在快中子辐照下放 热峰的温度和超精细磁场的平均值均下降,并且磁矩 的平均取向发生改变而更靠近样品平面[24] . 非晶结构有助于降低辐照损伤,但是中子辐照下 一些物理性能的变化使得铁基非晶合金可以通过中子 辐照优化其结构,从而改变其性能[19] . Fe40Ni 40P20非晶 合金在低温退火阶段利用中子辐照能恢复延性以改善 其退火脆性[25] ,可能是由于中子辐照时原子的重排更 趋于无序化以及在非晶中产生了弹性应力集中,退火 后辐照引起的缺陷将恢复[17] . 中子辐照后铁基非晶 合金可产生铁磁到顺磁的转变,而且辐照引起非晶结 构的变化将导致电阻率的改变. Fe80 B20和 Fe78 Mo2 B20 非晶合金在 30 K 下经快中子和裂变碎片辐照后电阻 率分别增加了 4% 和 40% [26] ,Fe鄄鄄Ni鄄鄄B 非晶合金中子 辐照后电阻率也有增加,原因可能是由于辐照后一系 列密度波动的增加导致的,由于成分的波动与密度的 波动相关,辐照后会产生两个成分和密度不同的区域, 这可能是调幅分解引起的相分离[18] . Fe49郾 7Cr17郾 7Mn1郾 9Mo7郾 4W1郾 6B15郾 2C3郾 8 Si 2郾 4 (SAM2X5)非 晶合金具有极高的强度,其耐腐蚀性能远高于不锈钢, 与镍基合金相当甚至更优,并且由于硼含量高而具有 较好的中子吸收作用[27] . SAM2X5 在反应堆内进行了 4郾 3 伊 10 13 ~ 2郾 6 伊 10 14 cm - 2注量的中子辐照后,材料仍 没有发生明显的辐照损伤和不利的相变,因而具有优 异的抗中子辐照性能[28] . 由于优异的中子吸收性能、 中子吸收截面是含硼不锈钢的 3 ~ 4 倍、在高中子注量 辐照下材料的稳定性、在玻璃转变温度以下仍具有很 好的耐腐蚀性能[27] 、以及低廉的材料成本,SAM2X5 非晶合金在乏燃料安全长期储存方面具有广泛的应用 前景[29] . 通过中子辐照研究铁基非晶合金的中子辐照性能 是直接和有效的,但是由于中子辐照的成本太高,铁基 非晶合金中子辐照的研究相对较少,对铁基非晶合金 辐照性能的研究也不够系统和深入,因此,需要寻求有 效的替代方法以研究铁基非晶合金的中子辐照性能. 1郾 2 铁基非晶合金重离子辐照性能 重离子辐照下可导致晶态的非晶化[30] ,也可导致 非晶态向纳米晶态的转变,并且辐照时的温度远低于 晶化温度. 在目标材料中控制缺陷、结构无序、应力和 相变的产生,用来改善材料的性能,重离子辐照被认为 是一种独特和有效的方法[31鄄鄄32] . 在早期,非晶合金的离子辐照效应的研究仅限于 非晶的各向异性生长,即铁基非晶样品沿着离子束流 方向尺寸萎缩,垂直于离子束流方向尺寸长大[33鄄鄄35] . 这种现象也被称为“离子锤击冶 [36鄄鄄38] . Fe77郾 5 Si 9郾 5Nb3 Zr1 B9和 Fe70Cr25Al 5非晶合金 Xe 离子辐照后发生了离子 锤击现象,非晶的尺寸都发生了变化,且不可逆. 在 1 伊 10 15 cm - 2的注量辐照下 Fe77郾 5 Si 9郾 5Nb3 Zr1B9非晶合金 最大的变形量达 2郾 4% . 可能是非晶合金中电子能量 损失导致了宏观尺寸的变化,入射离子形成的局部高 机械应力将释放剪切形变,从而电子激发和离子化可 能促使大量原子重排[36,39] . 离子辐照可在金属中产生高电子激发,从而引起 沿离子束流入射方向形成直径为纳米尺寸的圆柱状缺 陷,长度尺寸可达数十微米,也称为离子径迹. 非晶合 金离子辐照同样也存在离子径迹,重离子辐照后在非 晶合金中观察到了圆柱状缺陷[40] ,并且由于圆柱状缺 陷的产生导致磁矩趋向平行于离子束流方向[41鄄鄄42] . Xe 离子辐照可使 Fe77郾 5 Si 9郾 5Nb3Zr1B9非晶合金的磁矩的统 计分布取向从平面取向变为垂直取向,原因可能是沿 着束流方向形成的柱状结构产生的应力引起沿束流方 ·1373·

·1374. 工程科学学报，第39卷，第9期 向相当大比例的自旋取向[).FeoB,非晶合金Au离 产生塑性变形导致硬度增加36，s3】 子辐照后也产生了离子径迹现象，径迹类似于半径 针对铁基非晶合金的离子辐照已经开展了广泛的 8.2±0.1nm的长柱状结构，并且径迹半径由于离子径 研究，已初步建立离子辐照与结构和性能之间的联系， 迹边界的松弛随着退火温度的增加而逐渐减小[]. 但不同辐照离子对于铁基非晶合金结构和性能的影响 Feg1B1asSi3sC2非晶合金的磁各向异性对离子辐照的 机制的研究还不够深入，仍需开展大量的系统研究工 注量非常敏感，并且受控于离子束能量[o,可能是辐 作.另外，由于与中子辐照行为的某些相似性，离子辐 照后引人的应力导致了磁各向异性的变化).Fe0 照可用来模拟研究材料的中子辐照性能)] Nis Mo4Bs和FeB,Si,非晶合金I离子7.5×10Bcm2 1.3铁基非晶合金氢离子和氨离子辐照性能 注量辐照后磁矩由平行于条带表面的取向转变为随机 Fe知Si,.43B12?非晶合金具有低矫顽力、高磁导率、 分布[)，可能是由于辐照产生的圆柱状缺陷引起的应 高饱和磁化强度、以及其他软磁性能，其辐照性能也备 力的松弛而导致磁矩的随机分布[o] 受关注.FesoSi2,.sB2sn非晶合金H离子辐照(40keV,3 非晶合金由于其固有的无序结构有助于抵抗辐照 ×10cm2)后没有明显的辐照损伤现象，但有明显的 导致的损伤，很多铁基非晶合金在重离子辐照后并不 晶化现象.在1×108cm2注量辐照时就已经出现了 发生相变或产生缺陷，且仍然保持非晶结构.例如 晶化现象，结晶点在非晶表面均匀分布，结晶相主要为 Fea.sNb,B2和Fea.sSis.B,Cu,Nb,非晶合金重离子辐 a-Fe,伴有少量的Fe,B、FeB和B-Mn型亚稳相[ss]. 照后没有观察到晶化现象[6).然而，重离子辐照后 结晶相将在磁畴运动时起到钉扎作用，Fe,B结晶相具 也可引起非晶合金中局部晶化.Fe0Bo非晶合金在Au 有高磁各向异性从而导致FeSi2.aB2非晶合金矫顽 离子辐照后产生略有增强的再结晶过程，与未辐照的 力增加-5刃.但是，FesSi.B2)非晶合金在相同注量 样品相比，辐照产生的离子径迹中并没有出现结晶相 条件下H离子辐照(250keV)却没有发生晶化现象，可 的改变，但离子径迹中a-Fe和Fe3B团簇的密度相对 能是由于40keV(~5mA)时的射束电流是250keV(~ 母体材料略有增加.Fen.Si,sNb,Zx,B,非晶合金Xe 10uA)时的几百倍，因此在40keV(~5mA)辐照时的 离子辐照发生局部晶化现象，形成尺寸为1~2m的 级联损伤更加严重[s].H和He离子辐照后铁基非晶 -Fe(Si)析出相，但纳米析出相并没有随离子注量的 合金依然保持了较好的软磁性能，较未辐照的样品相 增加而生长[.Fe.sNb4Cr,Cu,B6非晶合金在低注 比，饱和磁感应强度有轻微降低，矫顽力轻微增加.可 量下离子辐照时晶化现象比较显著，而在相对较高 能是由表面的粗糙度和结构变化引起的[].由于辐 的注量(3×10"和2.3×10Bcm2)晶化现象反而弱化 照离子轰击导致表面均方根粗糙度变大，粗糙度随着 了；而FeaZr,.B,非晶合金的晶化随着辐照注量的增加 辐照注量的增加而轻微的增加[60-] 而加剧[).非晶合金辐照后发生局部晶化，主要是由 关于辐照晶化的机制有以下几种说法.一是当激 于高能量电子沉积诱发的[]，晶化现象可解释为沿离 活能超过玻璃转变温度时，非晶可能会由非晶相向稳 子入射路径上电子激发中高能量沉积的弛豫引起的， 态晶相转变[].因此有研究者认为FewoSi72.sB2sn表面 在离子路径附近诱发了径向应力波，使得非晶中局部 的晶化可能是在辐照时局部温度达到其晶化温度导致 原子重新排列，从而诱发纳米晶相的产生[46,9-0] 的6@].二是辐照引起的级联损伤、能量沉积产生的热 此外，重离子辐照也可导致以发泡为主的表面损 效应和成分的局部分布不均匀引起的原子迁移的增加 伤，Ar离子辐照Fes Ni V,Si2B,非晶态合金，在低注 从而导致非晶的晶化.而且热效应导致非晶表层局部 量下，表面损伤以发泡为主，而在高注量下，表面发泡 或瞬态温度增加甚至超过玻璃转变温度，热处理的协 消失，溅射造成的多孔粗糙表面损伤结构形成.由于 同效应和辐照热效应导致FeSi,B2n晶化). 溅射对非晶态合金表面的不断侵蚀，A离子辐照导致 Feso Si243B27非晶合金经过最大注量1×108 的表面发泡是短注量的效应[s1-].而且，Ar离子溅射 cm2He离子辐照没有明显的表面损伤，也没有出现明 腐蚀与铁基非晶态合金的表面性能相关. 显的晶化现象.在距离辐照表面深度约1.1m处（离 重离子辐照后铁基非晶的硬度也会发生变化. 子辐照深度)产生了类空位缺陷群，并且数量明显多 Fen.sSi1s.sB,CuNb,非晶合金Ni离子辐照后没有出现 于表面的类空位缺陷.Fez BisSi,.非晶合金He(1×104 热学性能的变化，显微硬度却有显著增加.辐照开始 ©m2)离子辐照后也产生了空位型缺陷[6)，这可能是 时硬度随着束流的增大而增加，但随着注量的进一步 由于辐照条件下非晶合金中的原子容易被替换.He 增加材料硬度有减小的趋势[).对于快速重离子来 离子与空位有很强的反应，容易形成很高密度的氢 说，电子激发和电离的密度变得很高产生新的集体效 泡[6s-6o],因而He离子在表层和辐照离子末端的滞留 应，从而引起局部产生高机械应力，释放剪切转变进而 造成He离子聚集进而形成氦泡.H离子辐照时也会

工程科学学报,第 39 卷,第 9 期 向相当大比例的自旋取向[39] . Fe80B20非晶合金 Au 离 子辐照后也产生了离子径迹现象,径迹类似于半径 8郾 2 依 0郾 1 nm 的长柱状结构,并且径迹半径由于离子径 迹边界的松弛随着退火温度的增加而逐渐减小[43] . Fe81B13郾 5 Si 3郾 5 C2 非晶合金的磁各向异性对离子辐照的 注量非常敏感,并且受控于离子束能量[40] ,可能是辐 照后引入的应力导致了磁各向异性的变化[44] . Fe40 Ni 38Mo4B18和 Fe78B13 Si 9非晶合金 I 离子 7郾 5 伊 10 13 cm - 2 注量辐照后磁矩由平行于条带表面的取向转变为随机 分布[45] ,可能是由于辐照产生的圆柱状缺陷引起的应 力的松弛而导致磁矩的随机分布[40] . 非晶合金由于其固有的无序结构有助于抵抗辐照 导致的损伤,很多铁基非晶合金在重离子辐照后并不 发生相变或产生缺陷,且仍然保持非晶结构. 例如 Fe80郾 5Nb7B12郾 5和 Fe73郾 5 Si 15郾 5B7Cu1Nb3非晶合金重离子辐 照后没有观察到晶化现象[46鄄鄄47] . 然而,重离子辐照后 也可引起非晶合金中局部晶化. Fe80B20非晶合金在 Au 离子辐照后产生略有增强的再结晶过程,与未辐照的 样品相比,辐照产生的离子径迹中并没有出现结晶相 的改变,但离子径迹中 琢鄄鄄Fe 和 Fe3B 团簇的密度相对 母体材料略有增加[43] . Fe77郾 5 Si 9郾 5Nb3Zr1B9非晶合金 Xe 离子辐照发生局部晶化现象,形成尺寸为 1 ~ 2 nm 的 琢鄄鄄Fe(Si)析出相,但纳米析出相并没有随离子注量的 增加而生长[39] . Fe73郾 5Nb4郾 5 Cr5 Cu1 B16非晶合金在低注 量下 Pb 离子辐照时晶化现象比较显著,而在相对较高 的注量(3 伊 10 11和 2郾 3 伊 10 13 cm - 2 )晶化现象反而弱化 了;而 Fe90 Zr7B3非晶合金的晶化随着辐照注量的增加 而加剧[46] . 非晶合金辐照后发生局部晶化,主要是由 于高能量电子沉积诱发的[48] ,晶化现象可解释为沿离 子入射路径上电子激发中高能量沉积的弛豫引起的, 在离子路径附近诱发了径向应力波,使得非晶中局部 原子重新排列,从而诱发纳米晶相的产生[46,49鄄鄄50] . 此外,重离子辐照也可导致以发泡为主的表面损 伤,Ar 离子辐照 Fe39 Ni 39 V2 Si 12 B8 非晶态合金,在低注 量下,表面损伤以发泡为主,而在高注量下,表面发泡 消失,溅射造成的多孔粗糙表面损伤结构形成. 由于 溅射对非晶态合金表面的不断侵蚀,Ar 离子辐照导致 的表面发泡是短注量的效应[51鄄鄄52] . 而且,Ar 离子溅射 腐蚀与铁基非晶态合金的表面性能相关. 重离子辐照后铁基非晶的硬度也会发生变化. Fe73郾 5 Si 15郾 5B7Cu1Nb3非晶合金 Ni 离子辐照后没有出现 热学性能的变化,显微硬度却有显著增加. 辐照开始 时硬度随着束流的增大而增加,但随着注量的进一步 增加材料硬度有减小的趋势[47] . 对于快速重离子来 说,电子激发和电离的密度变得很高产生新的集体效 应,从而引起局部产生高机械应力,释放剪切转变进而 产生塑性变形导致硬度增加[36,53] . 针对铁基非晶合金的离子辐照已经开展了广泛的 研究,已初步建立离子辐照与结构和性能之间的联系, 但不同辐照离子对于铁基非晶合金结构和性能的影响 机制的研究还不够深入,仍需开展大量的系统研究工 作. 另外,由于与中子辐照行为的某些相似性,离子辐 照可用来模拟研究材料的中子辐照性能[54] . 1郾 3 铁基非晶合金氢离子和氦离子辐照性能 Fe80 Si 7郾 43B12郾 57非晶合金具有低矫顽力、高磁导率、 高饱和磁化强度、以及其他软磁性能,其辐照性能也备 受关注. Fe80 Si 7郾 43B12郾 57非晶合金 H 离子辐照(40 keV、3 伊 10 18 cm - 2 )后没有明显的辐照损伤现象,但有明显的 晶化现象. 在 1 伊 10 18 cm - 2注量辐照时就已经出现了 晶化现象,结晶点在非晶表面均匀分布,结晶相主要为 琢鄄鄄Fe,伴有少量的 Fe2 B、Fe3 B 和 茁鄄鄄 Mn 型亚稳相[55] . 结晶相将在磁畴运动时起到钉扎作用, Fe2B 结晶相具 有高磁各向异性从而导致 Fe80 Si 7郾 43B12郾 57非晶合金矫顽 力增加[56鄄鄄57] . 但是,Fe80 Si 7郾 43B12郾 57非晶合金在相同注量 条件下 H 离子辐照(250 keV)却没有发生晶化现象,可 能是由于 40 keV( ~ 5 mA)时的射束电流是 250 keV( ~ 10 滋A)时的几百倍,因此在 40 keV( ~ 5 mA)辐照时的 级联损伤更加严重[58] . H 和 He 离子辐照后铁基非晶 合金依然保持了较好的软磁性能,较未辐照的样品相 比,饱和磁感应强度有轻微降低,矫顽力轻微增加. 可 能是由表面的粗糙度和结构变化引起的[59] . 由于辐 照离子轰击导致表面均方根粗糙度变大,粗糙度随着 辐照注量的增加而轻微的增加[60鄄鄄61] . 关于辐照晶化的机制有以下几种说法. 一是当激 活能超过玻璃转变温度时,非晶可能会由非晶相向稳 态晶相转变[46] . 因此有研究者认为 Fe80 Si 7郾 43B12郾 57表面 的晶化可能是在辐照时局部温度达到其晶化温度导致 的[62] . 二是辐照引起的级联损伤、能量沉积产生的热 效应和成分的局部分布不均匀引起的原子迁移的增加 从而导致非晶的晶化. 而且热效应导致非晶表层局部 或瞬态温度增加甚至超过玻璃转变温度,热处理的协 同效应和辐照热效应导致 Fe80 Si 7郾 43B12郾 57晶化[63] . Fe80 Si 7郾 43 B12郾 57 非 晶 合 金 经 过 最 大 注 量 1 伊 10 18 cm - 2He 离子辐照没有明显的表面损伤,也没有出现明 显的晶化现象. 在距离辐照表面深度约 1郾 1 滋m 处(离 子辐照深度) 产生了类空位缺陷群,并且数量明显多 于表面的类空位缺陷. Fe79B16 Si 5非晶合金 He(1 伊 10 24 cm - 2 )离子辐照后也产生了空位型缺陷[64] ,这可能是 由于辐照条件下非晶合金中的原子容易被替换. He 离子与空位有很强的反应,容易形成很高密度的氦 泡[65鄄鄄66] ,因而 He 离子在表层和辐照离子末端的滞留 造成 He 离子聚集进而形成氦泡. H 离子辐照时也会 ·1374·

杜晨曦等：铁基非晶合金的辐照性能 ·1375· 在晶化层形成氢泡，同时晶化层有氢泡和氢泡的关联 Fe,Zr在103K电子辐照下并没有发现，电子辐照只产 生长现象.主要是由于晶体生长会吸收H离子的能 生纳米尺寸的-Fe相n0] 量，并且晶体生长引起的晶界等缺陷会进一步捕获射 相对于热处理，电子辐照可有效地控制析出晶相 入的H离子，H离子结合空位的移动和聚集而形成氢 的尺寸.FessZr,B,非晶合金中析出相的尺寸在10~15 泡].而在晶相周围的非晶结构中没有产生氢泡，这 nm之间，随着辐照注量的增加，尺寸有所增大，当辐照 可能得益于非晶结构以及其高的H离子固溶度和扩 注量达到3.8×10cm2及以上时，尺寸的长大并不明 散速率[6] 显[].由于磁性能对材料的微观结构非常敏感，特别 经He离子辐照1.0×108~4.0×108cm2注量 是-Fe的晶粒尺寸在控制材料的磁性能方面非常重 后，fenB6Si,C2、Fenss Niss.s B6、Fe.5Nin.sBs、Feo.5 要，随着α-Fe的晶粒尺寸的减小，材料的软磁性能显 Nia.sBs、Fen Ni5Bs、（Fe7s Ni2s)nB、Fe54.6Ni6.4P.9 著提高[s-9] MnoCuo.,非晶合金表面都经历了发泡和层离两种腐 材料中的原子在电子辐照下由于电子冲击效应而 蚀方式.低注量率辐照时表面发泡，在离子射程处氨 产生动态位移，每个原子被迫扩散.电子辐照引起的 泡密度最大；高注量率辐照时表面层离.层离后继续 晶化与非晶相中的原子扩散和晶化析出相在电子辐照 注入He,层离面和残存面都可发泡，但层离面上泡径 下的稳定性密切相关，与温度也密切相关，而且晶化过 比残存面小很多，发泡临界气压与材料的屈服强度成 程对温度非常敏感.FeZr,B,非晶合金在7.5×109~ 正比.随着注量的增加，表面损伤的方式如发泡、层 8.3×10”cm2注量电子辐照下，在辐照温度大于110K 离、剥落是重复的，并且可能存在一个周期性的表面腐 时形成了有a-Fe和立方Fe,Zr相的纳米晶结构，而在 蚀趋势.腐蚀方式由辐照注量率决定，发泡临界注量 1O3K时辐照时只有纳米尺寸的a-Fe相m).FenNdas 与粒子能量和材料有关，发泡密度和大小随He离子 Ba5非晶合金在298K经最大注量1.8×102cm2电子 注量的增加而增加[68-] 辐照时形成了c-Fe、Nd,Fe4B和Fe,Nd,析出相，而在 氨离子轰击引起发泡和剥落等表面腐蚀是影响材 121K辐照时只有a-Fe析出相.并且在298K辐照后 料在反应堆中安全和服役寿命的一个关键因素，由于 的样品在121K辐照时Nd,Fe4B和Fe,Nd,析出相并 长周期的辐照和成本很高等原因，利用离子束模拟堆 内辐照效应来研究铁基非晶合金越来越受关注.铁基 不能保持其结构而转变为非晶相0] 非晶合金可以吸收辐射引起的混乱以及抗辐照损 另外，FeBo、Fezs Mo,.Bo、FesB2s在温度21K电子 伤2-川]，使得铁基非晶合金可以作为聚变堆中第一壁 辐照时电阻率也会增加，电阻率增加主要原因可能是 和空间反射材料的候选材料[61,4] 在样品中形成了空位型缺陷4] 电子辐照是改善铁基非晶合金结构和性能的有效 1.4铁基非晶合金电子辐照性能 通过热处理可以使铁基非晶中产生纳米晶，电子 方法，非晶晶化的机制有以下几个方面的影响因素： (1)非晶相自由能的增加：(2)通过辐照形成的缺陷附 辐照也可在非晶合金中诱发纳米晶的形成，而且这种 近原子组态的修正形成晶簇：(3)扩散增强[].需要 纳米结构通过热处理的方式不易实现，电子辐照是实 现材料结构变化的有效方法[5-.然而通过电子辐照 进一步研究电子辐照影响铁基非晶结构和性能的规 律和机理，从而实现对铁基非晶结构和性能的精确 实现非晶的晶化也是因材料而异的，在298K电子辐 控制 照时，Fes Zr,B,、Fe6Zr,B、Fes Zr,Bio、Fe6Zr,Bis、Fen Zr,Bo、fes2.zNd.Bo、Fen Nd.sBi&5、Fen Nd,.Bo、FeoCrn 2讨论 Ni,W4非晶中发生了晶化m-,而Fe4Nd,B4、Feo 综上所述，不同成分的铁基非晶合金在不同的辐 Bo、FeMo2B2o、Feso P13 C,非晶中却没有发生晶 照离子条件下其结构和性能的变化有差异，并且因辐 化[8-2,84-85] 照离子能量、注量以及温度的不同而呈现不同的结构 非晶发生晶化意味着材料的性能也发生变化，不 和性能.而且同一种成分的非晶合金在不同的辐照条 同成分的非晶合金其性能的变化也不同.例如，控制 件下也呈现不用的辐照效应，如FemB,非晶合金在中 非晶向晶体转变对获得软磁性能来说非常重要[]. 子、重离子和电子的辐照下呈现不同的结构和性能变 低电子辐照注量辐照后非晶向有序相转变，使Fe2Si4.8 化.镉照条件下铁基非晶合金结构和性能的变化总结 Bg2Nb,的饱和磁化强度增加了62%[].虽然通过热 见表1.辐照影响铁基非晶合金结构变化的机理也没 处理和电子辐照都可以使非晶发生晶化，但是通过热 有一致的认识，中子辐照使原子的重排更趋于无序化 处理和电子辐照产生的晶化相和晶化相的结构并不相 从而不容易发生晶化]：重离子辐照致使沿离子入射 同，例如，Fe-Zr-B非晶合金通过热处理获得的立方 路径高能量电子沉积诱发径向应力波导致局部原子重

杜晨曦等: 铁基非晶合金的辐照性能 在晶化层形成氢泡,同时晶化层有氢泡和氢泡的关联 生长现象. 主要是由于晶体生长会吸收 H 离子的能 量,并且晶体生长引起的晶界等缺陷会进一步捕获射 入的 H 离子,H 离子结合空位的移动和聚集而形成氢 泡[55] . 而在晶相周围的非晶结构中没有产生氢泡,这 可能得益于非晶结构以及其高的 H 离子固溶度和扩 散速率[67] . 经 He 离子辐照 1郾 0 伊 10 18 ~ 4郾 0 伊 10 18 cm - 2 注量 后,Fe77 B16 Si 5 Cr2 、 Fe18郾 5 Ni 55郾 5 B26 、 Fe37郾 5 Ni 37郾 5 B25 、 Fe61郾 5 Ni 20郾 5 B18 、 Fe77 Ni 5 B18 、 ( Fe75 Ni 25 )80 B20 、 Fe54郾 6 Ni 36郾 4 P7郾 9 Mn0郾 4Cu0郾 5非晶合金表面都经历了发泡和层离两种腐 蚀方式. 低注量率辐照时表面发泡,在离子射程处氦 泡密度最大;高注量率辐照时表面层离. 层离后继续 注入 He,层离面和残存面都可发泡,但层离面上泡径 比残存面小很多,发泡临界气压与材料的屈服强度成 正比. 随着注量的增加,表面损伤的方式如发泡、层 离、剥落是重复的,并且可能存在一个周期性的表面腐 蚀趋势. 腐蚀方式由辐照注量率决定,发泡临界注量 与粒子能量和材料有关,发泡密度和大小随 He 离子 注量的增加而增加[68鄄鄄71] . 氦离子轰击引起发泡和剥落等表面腐蚀是影响材 料在反应堆中安全和服役寿命的一个关键因素,由于 长周期的辐照和成本很高等原因,利用离子束模拟堆 内辐照效应来研究铁基非晶合金越来越受关注. 铁基 非晶合金可以吸收辐射引起的混乱以及抗辐照损 伤[72鄄鄄73] ,使得铁基非晶合金可以作为聚变堆中第一壁 和空间反射材料的候选材料[61,74] . 1郾 4 铁基非晶合金电子辐照性能 通过热处理可以使铁基非晶中产生纳米晶,电子 辐照也可在非晶合金中诱发纳米晶的形成,而且这种 纳米结构通过热处理的方式不易实现,电子辐照是实 现材料结构变化的有效方法[75鄄鄄76] . 然而通过电子辐照 实现非晶的晶化也是因材料而异的,在 298 K 电子辐 照时,Fe88 Zr9 B3 、Fe86 Zr9 B5 、Fe81 Zr9 B10 、Fe76 Zr9 B15 、Fe71 Zr9B20 、Fe82郾 2Nd7郾 1B10 、Fe77Nd4郾 5B18郾 5 、Fe71Nd9B20 、Fe61Cr17 Ni 8W14 非晶中发生了晶化[77鄄鄄83] ,而 Fe44 Nd11 B44 、 Fe80 B20 、 Fe78 Mo2 B20 、 Fe80 P13 C7 非 晶 中 却 没 有 发 生 晶 化[81鄄鄄82, 84鄄鄄85] . 非晶发生晶化意味着材料的性能也发生变化,不 同成分的非晶合金其性能的变化也不同. 例如,控制 非晶向晶体转变对获得软磁性能来说非常重要[86] . 低电子辐照注量辐照后非晶向有序相转变,使 Fe72 Si 4郾 8 B19郾 2Nb4的饱和磁化强度增加了 62% [87] . 虽然通过热 处理和电子辐照都可以使非晶发生晶化,但是通过热 处理和电子辐照产生的晶化相和晶化相的结构并不相 同,例如,Fe鄄鄄 Zr鄄鄄 B 非晶合金通过热处理获得的立方 Fe2Zr 在 103 K 电子辐照下并没有发现,电子辐照只产 生纳米尺寸的 琢鄄鄄Fe 相[77,80] . 相对于热处理,电子辐照可有效地控制析出晶相 的尺寸. Fe88Zr9B3非晶合金中析出相的尺寸在 10 ~ 15 nm 之间,随着辐照注量的增加,尺寸有所增大,当辐照 注量达到 3郾 8 伊 10 23 cm 2及以上时,尺寸的长大并不明 显[77] . 由于磁性能对材料的微观结构非常敏感,特别 是 琢鄄鄄Fe 的晶粒尺寸在控制材料的磁性能方面非常重 要,随着 琢鄄鄄Fe 的晶粒尺寸的减小,材料的软磁性能显 著提高[88鄄鄄89] . 材料中的原子在电子辐照下由于电子冲击效应而 产生动态位移,每个原子被迫扩散. 电子辐照引起的 晶化与非晶相中的原子扩散和晶化析出相在电子辐照 下的稳定性密切相关,与温度也密切相关,而且晶化过 程对温度非常敏感. Fe88Zr9B3非晶合金在 7郾 5 伊 10 19 ~ 8郾 3 伊 10 20 cm 2注量电子辐照下,在辐照温度大于 110 K 时形成了有 琢鄄鄄Fe 和立方 Fe2Zr 相的纳米晶结构,而在 103 K 时辐照时只有纳米尺寸的 琢鄄鄄Fe 相[77] . Fe77Nd4郾 5 B18郾 5非晶合金在 298 K 经最大注量 1郾 8 伊 10 24 cm - 2电子 辐照时形成了 琢鄄鄄Fe、Nd2Fe14B 和 Fe17Nd2析出相,而在 121 K 辐照时只有 琢鄄鄄Fe 析出相. 并且在 298 K 辐照后 的样品在 121 K 辐照时 Nd2 Fe14 B 和 Fe17Nd2析出相并 不能保持其结构而转变为非晶相[90] . 另外,Fe80B20 、Fe78Mo2B20 、Fe75B25在温度 21 K 电子 辐照时电阻率也会增加,电阻率增加主要原因可能是 在样品中形成了空位型缺陷[84] . 电子辐照是改善铁基非晶合金结构和性能的有效 方法,非晶晶化的机制有以下几个方面的影响因素: (1)非晶相自由能的增加;(2)通过辐照形成的缺陷附 近原子组态的修正形成晶簇;(3)扩散增强[91] . 需要 进一步研究电子辐照影响铁基非晶结构和性能的规 律和机理,从而实现对铁基非晶结构和性能的精确 控制. 2 讨论 综上所述,不同成分的铁基非晶合金在不同的辐 照离子条件下其结构和性能的变化有差异,并且因辐 照离子能量、注量以及温度的不同而呈现不同的结构 和性能. 而且同一种成分的非晶合金在不同的辐照条 件下也呈现不用的辐照效应,如 Fe80B20非晶合金在中 子、重离子和电子的辐照下呈现不同的结构和性能变 化. 辐照条件下铁基非晶合金结构和性能的变化总结 见表 1. 辐照影响铁基非晶合金结构变化的机理也没 有一致的认识,中子辐照使原子的重排更趋于无序化 从而不容易发生晶化[17] ;重离子辐照致使沿离子入射 路径高能量电子沉积诱发径向应力波导致局部原子重 ·1375·

.1376· 工程科学学报，第39卷，第9期 新排列[6.-0]：H离子辐照的结构变化与辐照效应引 相的自由能、缺陷以及扩散有关[.因此，铁基非晶 起的温度变化有关®-6】；电子辐照引起的晶化与非晶 合金的辐照机理还需要进一步系统深入的研究. 表1辐照条件下铁基非品合金结构和性能的变化 Table 1 Changes in the structure and properties of Fe-based amorphous alloys under irradiation 铁基非品合金 粒子 注量/cm2 温度/K 结构和性能 文献 Fe20 Nia Cra Mo Siis Bs 快中子 5x108 ≤333 无品化，居里温度和自旋刚度常数降低 [19] Fesg Nis MoaSin2 B6 快中子 1×1014 一 放热峰温度和超精细磁场的平均值下降 [24] Feso B2o 快中子 30 电阻率增加 [26] Fe7s Moz B2o 快中子 30 电阻率增加 [26] Fe.7Cr.7Mn1.gMo.4W1.6Bs.2C3.gSi24快中子 4.3×1013-2.6×104 无辐照损伤，无品化 [28] Fen.sSig.s Nb3 Zr By Xe离子 品化，离子锤击，离子径迹，磁矩的统计 1×102~1×105 298 [39] 分布取向从平面取向变为垂直取向 FenoCr2s Als Xe离子 1×1012 298 离子锤击 [36] Fesp B2o Au离子 1×10 298 离子径迹 [43] Feao Nixs Mo Bis I离子 5×102w7.5×1013 298 离子径迹 [45] Feis BiaSig 1离子 5×10127.5×1013 298 离子径迹 [45] Fen.s Nba.s Crs Cu B16 %离子 1×10112.3×1013 298 品化 [46] FesoZr]B3 %离子 1×10112.3×1013 298 品化 [46] Feso.5 Nby B12.5 P%离子 1×101~2.3×103 298 无品化 [46] Fen.sSi1s.s B Cu Nbs Ni离子 1.6×1013-2.3×104 298 无品化，硬度增加 [47] Fe3 Nig9 V2Sin2Bs Ar离子 2×107~1.5×1018 298 表面发泡 [51] Feg0Si3.43B12.57 H离子 1×1018~3×1018 298 品化，氢泡，软磁性能无改变 [55] FesoSi.43B12.57 H离子 1×1018~3×1018 298 无品化 [58] FesoSiz.43B12.57 H离子 1×10~1×108 ≤373 无品化，氢泡 [60] Fen Bi6Sis He离子 1×1024 298 空位型缺陷 [64] Fen BIcSisCr2 He离子 1×108~4×1018 298 发泡和层离 [68-70] (Fens Ni2s )so B2o He离子 1×1018~4×108 298 发泡和层离 [71] Fesa.6 Nix4P7.9Mno.4Cua.5 He离子 1×108~4×1018 298 发泡和层离 [71] Feiss Nis5.5B2o He离子 1×108-4×1018 298 发泡、层离和剥落 [70] Fes7.sNin.sB2s He离子 1×10184×108 298 发泡、层离和剥落 [70] Fe61.5Nizo.5 Bis He离子 1×1018~4×1018 298 发泡、层离和剥落 [70] Fen Nis Bis He离子 1×1018~4×108 298 发泡、层离和剥落 [70] Fegs Zro B3 电子 7.5×1019~7.2×1023 103~298 品化 [77-78] FesoZr Bs 电子 3.9×102 298 品化 [78] FezoZrg Bi5 电子 1x102 298 品化 [78] Fest Zrg B1o 电子 7.2×102 298 品化 [78-79] FenZrg B20 电子 1.2×102 298 晶化 [78,80] Fegz.2Nd7.1B1o.7 电子 1.1×102 298 品化 [81] Fen Nda.s Bis.s 电子 ≤1.8×1024 121-298 品化 [81-82] Fen Ndg B2o 电子 8.5×1022 298 品化 [81,83] FenSia&B19.2 Nba 电子 (15~150kGy) 298 品化，饱和磁化强度增加 [87] FeaNdu B4 电子 298 无品化 [81] Feso B2o 电子 4×1018 20 无品化 [84] Fe7s Mo2 B20 电子 4×108 20 无品化 [84] FesoPi3C7 电子 1×1023 723 无品化 [85]

工程科学学报,第 39 卷,第 9 期 新排列[46, 48鄄鄄50] ;H 离子辐照的结构变化与辐照效应引 起的温度变化有关[62鄄鄄63] ;电子辐照引起的晶化与非晶 相的自由能、缺陷以及扩散有关[91] . 因此,铁基非晶 合金的辐照机理还需要进一步系统深入的研究. 表 1 辐照条件下铁基非晶合金结构和性能的变化 Table 1 Changes in the structure and properties of Fe鄄鄄 based amorphous alloys under irradiation 铁基非晶合金 粒子 注量/ cm 2 温度/ K 结构和性能 文献 Fe30Ni44Cr4Mo2 Si15B5 快中子 5 伊 10 18 臆333 无晶化,居里温度和自旋刚度常数降低 [19] Fe39Ni39Mo4 Si12B6 快中子 1 伊 10 14 — 放热峰温度和超精细磁场的平均值下降 [24] Fe80B20 快中子 — 30 电阻率增加 [26] Fe78Mo2B20 快中子 — 30 电阻率增加 [26] Fe49郾 7Cr17郾 7Mn1郾 9Mo7郾 4W1郾 6B15郾 2C3郾 8 Si2郾 4 快中子 4郾 3 伊 10 13 ~ 2郾 6 伊 10 14 — 无辐照损伤,无晶化 [28] Fe77郾 5 Si9郾 5Nb3 Zr1B9 Xe 离子 1 伊 10 12 ~ 1 伊 10 15 298 晶化,离子锤击,离子径迹,磁矩的统计 分布取向从平面取向变为垂直取向 [39] Fe70Cr25Al5 Xe 离子 1 伊 10 12 298 离子锤击 [36] Fe80B20 Au 离子 1 伊 10 11 298 离子径迹 [43] Fe40Ni38Mo4B18 I 离子 5 伊 10 12 ~ 7郾 5 伊 10 13 298 离子径迹 [45] Fe78B13 Si9 I 离子 5 伊 10 12 ~ 7郾 5 伊 10 13 298 离子径迹 [45] Fe73郾 5Nb4郾 5Cr5Cu1B16 Pb 离子 1 伊 10 11 ~ 2郾 3 伊 10 13 298 晶化 [46] Fe90 Zr7B3 Pb 离子 1 伊 10 11 ~ 2郾 3 伊 10 13 298 晶化 [46] Fe80郾 5Nb7B12郾 5 Pb 离子 1 伊 10 11 ~ 2郾 3 伊 10 13 298 无晶化 [46] Fe73郾 5 Si15郾 5B7Cu1Nb3 Ni 离子 1郾 6 伊 10 13 ~ 2郾 3 伊 10 14 298 无晶化,硬度增加 [47] Fe39Ni39V2 Si12B8 Ar 离子 2 伊 10 17 ~ 1郾 5 伊 10 18 298 表面发泡 [51] Fe80 Si7郾 43B12郾 57 H 离子 1 伊 10 18 ~ 3 伊 10 18 298 晶化,氢泡,软磁性能无改变 [55] Fe80 Si7郾 43B12郾 57 H 离子 1 伊 10 18 ~ 3 伊 10 18 298 无晶化 [58] Fe80 Si7郾 43B12郾 57 H 离子 1 伊 10 17 ~ 1 伊 10 18 臆373 无晶化,氦泡 [60] Fe79B16 Si5 He 离子 1 伊 10 24 298 空位型缺陷 [64] Fe77B16 Si5Cr2 He 离子 1 伊 10 18 ~ 4 伊 10 18 298 发泡和层离 [68鄄鄄70] (Fe75Ni25 )80B20 He 离子 1 伊 10 18 ~ 4 伊 10 18 298 发泡和层离 [71] Fe54郾 6Ni36郾 4 P7郾 9Mn0郾 4Cu0郾 5 He 离子 1 伊 10 18 ~ 4 伊 10 18 298 发泡和层离 [71] Fe18郾 5Ni55郾 5B26 He 离子 1 伊 10 18 ~ 4 伊 10 18 298 发泡、层离和剥落 [70] Fe37郾 5Ni37郾 5B25 He 离子 1 伊 10 18 ~ 4 伊 10 18 298 发泡、层离和剥落 [70] Fe61郾 5Ni20郾 5B18 He 离子 1 伊 10 18 ~ 4 伊 10 18 298 发泡、层离和剥落 [70] Fe77Ni5B18 He 离子 1 伊 10 18 ~ 4 伊 10 18 298 发泡、层离和剥落 [70] Fe88 Zr9B3 电子 7郾 5 伊 10 19 ~ 7郾 2 伊 10 23 103 ~ 298 晶化 [77鄄鄄78] Fe86 Zr9B5 电子 3郾 9 伊 10 22 298 晶化 [78] Fe76 Zr9B15 电子 1 伊 10 23 298 晶化 [78] Fe81 Zr9B10 电子 7郾 2 伊 10 22 298 晶化 [78鄄鄄79] Fe71 Zr9B20 电子 1郾 2 伊 10 23 298 晶化 [78, 80] Fe82郾 2Nd7郾 1B10郾 7 电子 1郾 1 伊 10 22 298 晶化 [81] Fe77Nd4郾 5B18郾 5 电子 臆1郾 8 伊 10 24 121 ~ 298 晶化 [81鄄鄄82] Fe71Nd9B20 电子 8郾 5 伊 10 22 298 晶化 [81, 83] Fe72 Si4郾 8B19郾 2Nb4 电子 (15 ~ 150 kGy) 298 晶化,饱和磁化强度增加 [87] Fe44Nd11B44 电子 — 298 无晶化 [81] Fe80B20 电子 4 伊 10 18 20 无晶化 [84] Fe78Mo2B20 电子 4 伊 10 18 20 无晶化 [84] Fe80 P13C7 电子 1 伊 10 23 723 无晶化 [85] ·1376·

杜晨曦等：铁基非晶合金的辐照性能 ·1377· 在以往的研究中，铁基非晶合金的辐照性能研究 products.J Magn Magn Mater,2003,254-255:532 主要关注其结构和磁性能的变化，以及通过优化铁基 [10]Fukumoto M,Ohtsuka Y,Ueda Y,et al.Blister formation on 非晶的结构进而改善其性能9,24,9,5，).然而随着核 tungsten damaged by high energy particle irradiation.INucl Ma- 能的快速发展，增加了对抗辐照材料的需求，同时对材 ter,2008,375(2):224 [11] Khripunov BI,Brukhanov A N,Chugunov OK.et al.Evidence 料的抗辐照性能也提出了更高的要求.铁基非晶合金 of radiation damage impact on material erosion in plasma environ- 由于其优异的抗辐照性能也成为重要候选材料之一. ment.J Nucl Mater,2009,390-391:921 因此，不仅要评价铁基非晶合金的抗辐照性能，辐照后 [12]Rivera A,Valles G.Caturla MJ,et al.Effect of ion flux on he- 的综合性能评价也显得尤为重要，这也将是后续铁基 lium retention in helium-iradiated tungsten.Nucl Instrum Meth- 非晶合金辐照性能研究的重要方向. ods Phys Res Sect B,2013,303:81 [13]Franz W T,Steck G,Kramer JJ,et al.Radiation effects in 3结论 amorphous Fe,Niso-PB.J Appl Phys,1981,52(3):1883 [14]Kuzmanm E.Spirov I N.Mossbauer study of amorphous alloys 由于铁基非晶合金优异的性能和潜在的应用前 irradiated with energetic heavy ions.Hyperfine Interact,1986, 景，针对铁基非晶合金的辐照性能已开展了广泛的研 29(14):1175 究.辐照既是试验铁基非晶合金性能的一种手段，也 [15]Bhagwat A,Kurup M B,Prasad K G,et al.Investigations of 是优化铁基非晶合金性能的有效方法.铁基非晶合金 Ar implantation and proton irradiation of amorphous Fe Nio B2o samples by Mossbauer techniques.Hyperfine Interact,1986, 因合金成分和辐照条件的不同而呈现出不同的结构和 29(14):1167 性能变化.目前，已初步建立了辐照与铁基非晶合金 [16]Schimansky F P,Gerling R,Wagner R,et al.Irradiation-in- 微观结构、性能之间的关系，铁基非晶辐照研究主要关 duced defects in amorphous FeNiP Mater Sci Eng,1988, 注辐照对其微观结构的影响，以及铁基非晶合金辐照 97:173 机理研究，但还没有建立辐照与铁基非晶合金力学和 [17]Skorvinek I,Zentko A.Effects of neutron irradiation on magnet- 腐蚀等性能之间的关系.后续研究工作应着重关注铁 ic properties of FeB amorphous alloys.Phys Status Solidi A. 1987,99(1):275 基非晶合金辐照后在各种介质环境的反应机制、性能 [18]Kopcansky P.The electrical resistivity of the amorphous Fe-Ni- 稳定性等研究，只有综合考虑各种因素，才有助于开发 B system after neutron irradiation-model of a spinodal decomposi- 高性能铁基非晶合金. tion.Phys Status Solidi A,1987,100(2):K159 [19]Skorvanek I,Idzikowski B.Zentko A,et al.Influence of neu- 参考文献 tron irradiation on the properties of FeNiCrMoSiB amorphous al- [1]Telford M.The case for bulk metallic glass.Mater Today,2004, loys.Phys Status Solidi A,1988.108(2):747 7(3):36 [20]Brown R D,Cost J R,Stanley JT.Effects of neutron irradiation [2]Schroers J.Processing of bulk metallic glass.Adr Mater,2010, on magnetic permeability of amorphous and crystalline magnetic 22(14):1566 alloys.J Appl Phys,1984,55(6):1754 [3]Wang W H.Correlation between relaxations and plastic deforma- [21]Hajko V,Zentko A,Timko M,et al.Isotopic effect in neutron- tion,and elastic model of flow in metallic glasses and glass-form- irradiated Fe Ni Bo alloys.Phys Status Solidi A,1984.82 ing liquids.J Appl Phys,2011,110(5):053521-1 (2):K159 [4]Barnard HS,Hartwig Z S,Olynyk G M,et al.Assessing the fea- [22]Grundy P,Jones G,Parker S.Property changes in neutron irra- sibility of a high-temperature,helium-cooled vacuum vessel and diated magnetic glasses.IEEE Trans Magn,1983,19 (5): first wall for the Vulcan tokamak conceptual design.Fusion Eng 1913 Des,2012,87(3):248 [23]Gerling R,Wagner R.Properties of in-core reactor-irradiated [5]Luo W D,Yang B,Chen G L.Effect of Ar'ion irradiation on the amorphous Feao Nig B2o.J Nucl Mater,1982,107(2-3):311 microstructure and properties of Zr-Cu-Fe-Al bulk metallic [24]Li FS,Sun JJ,Xue D S.Fast neutron irradiation effect study of glass.Scripta Mater,2011,64(7):625 amorphous alloy FeNiMoSiB.Lanzhou Unir Nat Sci,1993,29 [6]Wang B,Mei XX,Hou WJ,et al.Behavior of high resistance to (4):82 He2induced irradiation damage in metallic glass.Nucl Instrum (李发伸，孙吉军，薛德胜.非品合金FeNiMoSiB的快中子 Methods Phys Res Sect B,2013,312:84 辐照效应的研究.兰州大学学报（自然科学版），1993,29 [7]Arai K,Zhang W,Jia F,et al.Synthesis and thermal stability of (4):82) new Ni-based bulk glassy alloy with excellent mechanical proper- [25]Gerling R,Wagner R.Two-stage structural relaxation of amor- ties.Mater Trans,2006,47(9):2358 phous Feao Ni B2o Scripta Metall,1983.17(9):1129 [8]Mogilny G S,Shanina B D,Maslov VV,et al.Structure and [26]Audouard A,Jousset JC.Dural J.30-K fast neutron and fission magnetic anisotropy of rapidly quenched FeSiB ribbons.Non. fragment irradiations of two Fe-B type amorphous alloys.Radiat Cryst Solids,2011,357(16-17):3237 Ef,1980,50(1):9 [9]Uriarte J L,Yavari A R,Surinach S,et al.Properties of FeNiB- [27]Farmer JC,Choi J S,Saw C K,et al.Corrosion resistance of based metallic glasses with primary BCC and FCC crystallization amorphous Fe.Cr.7Mn Mo.4 W16Bi5.2C3.s Si24 coating-

杜晨曦等: 铁基非晶合金的辐照性能 在以往的研究中,铁基非晶合金的辐照性能研究 主要关注其结构和磁性能的变化,以及通过优化铁基 非晶的结构进而改善其性能[19,24,39,55,87] . 然而随着核 能的快速发展,增加了对抗辐照材料的需求,同时对材 料的抗辐照性能也提出了更高的要求. 铁基非晶合金 由于其优异的抗辐照性能也成为重要候选材料之一. 因此,不仅要评价铁基非晶合金的抗辐照性能,辐照后 的综合性能评价也显得尤为重要,这也将是后续铁基 非晶合金辐照性能研究的重要方向. 3 结论 由于铁基非晶合金优异的性能和潜在的应用前 景,针对铁基非晶合金的辐照性能已开展了广泛的研 究. 辐照既是试验铁基非晶合金性能的一种手段,也 是优化铁基非晶合金性能的有效方法. 铁基非晶合金 因合金成分和辐照条件的不同而呈现出不同的结构和 性能变化. 目前,已初步建立了辐照与铁基非晶合金 微观结构、性能之间的关系,铁基非晶辐照研究主要关 注辐照对其微观结构的影响,以及铁基非晶合金辐照 机理研究,但还没有建立辐照与铁基非晶合金力学和 腐蚀等性能之间的关系. 后续研究工作应着重关注铁 基非晶合金辐照后在各种介质环境的反应机制、性能 稳定性等研究,只有综合考虑各种因素,才有助于开发 高性能铁基非晶合金. 参 考 文 献 [1] Telford M. The case for bulk metallic glass. Mater Today, 2004, 7(3): 36 [2] Schroers J. Processing of bulk metallic glass. Adv Mater, 2010, 22(14): 1566 [3] Wang W H. Correlation between relaxations and plastic deforma鄄 tion, and elastic model of flow in metallic glasses and glass鄄form鄄 ing liquids. J Appl Phys, 2011, 110(5): 053521鄄1 [4] Barnard H S, Hartwig Z S, Olynyk G M, et al. Assessing the fea鄄 sibility of a high鄄temperature, helium鄄cooled vacuum vessel and first wall for the Vulcan tokamak conceptual design. Fusion Eng Des, 2012, 87(3): 248 [5] Luo W D, Yang B, Chen G L. Effect of Ar + ion irradiation on the microstructure and properties of Zr鄄鄄 Cu鄄鄄 Fe鄄鄄 Al bulk metallic glass. Scripta Mater, 2011, 64(7): 625 [6] Wang B, Mei X X, Hou W J, et al. Behavior of high resistance to He 2 + induced irradiation damage in metallic glass. Nucl Instrum Methods Phys Res Sect B, 2013, 312: 84 [7] Arai K, Zhang W, Jia F, et al. Synthesis and thermal stability of new Ni鄄based bulk glassy alloy with excellent mechanical proper鄄 ties. Mater Trans, 2006, 47(9): 2358 [8] Mogilny G S, Shanina B D, Maslov V V, et al. Structure and magnetic anisotropy of rapidly quenched FeSiB ribbons. J Non鄄 Cryst Solids, 2011, 357(16鄄17): 3237 [9] Uriarte J L, Yavari A R, Surinach S, et al. Properties of FeNiB鄄 based metallic glasses with primary BCC and FCC crystallization products. J Magn Magn Mater, 2003, 254鄄255: 532 [10] Fukumoto M, Ohtsuka Y, Ueda Y, et al. Blister formation on tungsten damaged by high energy particle irradiation. J Nucl Ma鄄 ter, 2008, 375(2): 224 [11] Khripunov B I, Brukhanov A N, Chugunov O K, et al. Evidence of radiation damage impact on material erosion in plasma environ鄄 ment. J Nucl Mater, 2009, 390鄄391: 921 [12] Rivera A, Valles G, Caturla M J, et al. Effect of ion flux on he鄄 lium retention in helium鄄irradiated tungsten. Nucl Instrum Meth鄄 ods Phys Res Sect B, 2013, 303: 81 [13] Franz W T, Steck G, Kramer J J, et al. Radiation effects in amorphous FexNi80 - xP14B6 . J Appl Phys, 1981, 52(3): 1883 [14] Kuzmanm E, Spirov I N. M觟ssbauer study of amorphous alloys irradiated with energetic heavy ions. Hyperfine Interact, 1986, 29(1鄄4): 1175 [15] Bhagwat A, Kurup M B, Prasad K G, et al. Investigations of Ar + implantation and proton irradiation of amorphous Fe40 Ni40 B20 samples by M觟ssbauer techniques. Hyperfine Interact, 1986, 29(1鄄4): 1167 [16] Schimansky F P, Gerling R, Wagner R, et al. Irradiation鄄in鄄 duced defects in amorphous Fe40Ni40 P20 . Mater Sci Eng, 1988, 97: 173 [17] 譒korv觃nek I, Zentko A. Effects of neutron irradiation on magnet鄄 ic properties of Fe80B20 amorphous alloys. Phys Status Solidi A, 1987, 99(1): 275 [18] Kopc姚ansk伥 P. The electrical resistivity of the amorphous Fe鄄鄄Ni鄄鄄 B system after neutron irradiation鄄model of a spinodal decomposi鄄 tion. Phys Status Solidi A, 1987, 100(2): K159 [19] 譒korv觃nek I, Idzikowski B, Zentko A, et al. Influence of neu鄄 tron irradiation on the properties of FeNiCrMoSiB amorphous al鄄 loys. Phys Status Solidi A, 1988, 108(2): 747 [20] Brown R D, Cost J R, Stanley J T. Effects of neutron irradiation on magnetic permeability of amorphous and crystalline magnetic alloys. J Appl Phys, 1984, 55(6): 1754 [21] Hajko V, Zentko A, Timko M, et al. Isotopic effect in neutron鄄 irradiated Fe40 Ni40 B20 alloys. Phys Status Solidi A, 1984, 82 (2): K159 [22] Grundy P, Jones G, Parker S. Property changes in neutron irra鄄 diated magnetic glasses. IEEE Trans Magn, 1983, 19 ( 5 ): 1913 [23] Gerling R, Wagner R. Properties of in鄄core reactor鄄irradiated amorphous Fe40Ni40B20 . J Nucl Mater, 1982, 107(2鄄3): 311 [24] Li F S, Sun J J, Xue D S. Fast neutron irradiation effect study of amorphous alloy FeNiMoSiB. J Lanzhou Univ Nat Sci, 1993, 29 (4): 82 (李发伸, 孙吉军, 薛德胜. 非晶合金 FeNiMoSiB 的快中子 辐照效应的研究. 兰州大学学报(自然科学版), 1993, 29 (4): 82) [25] Gerling R, Wagner R. Two鄄stage structural relaxation of amor鄄 phous Fe40Ni40B20 . Scripta Metall, 1983, 17(9): 1129 [26] Audouard A, Jousset J C, Dural J. 30鄄K fast neutron and fission fragment irradiations of two Fe鄄B type amorphous alloys. Radiat Eff, 1980, 50(1): 9 [27] Farmer J C, Choi J S, Saw C K, et al. Corrosion resistance of amorphous Fe49郾 7Cr17郾 7 Mn1郾 9 Mo7郾 4 W1郾 6 B15郾 2 C3郾 8 Si2郾 4 coating— ·1377·

·1378· 工程科学学报，第39卷，第9期 a new criticality controlled material.Nucl Technol,2008,161 swift heavy ion irradiation on the recrystallization of amorphous (2):169 Feso B2.Microelectron Eng,2013,102:64 [28]Choi JS,Farmer JC,Lee C,et al.Neutron-absorbing coatings [44]Amrute K V,Mhatre U R,Sinha S K,et al.Modification of for safe storage of fissile materials with enhanced shielding crit- magnetic anisotropy in metallic glasses using high-energy ion icality safety /Materials Science Technology 2007 Conference beam irradiation.Pramana,2002,58(5-6):1093 and Exhibition.Detroit,2007 [45] Amrute K V,Nagare BJ,Femandes R P,et al.Modification of [29]Farmer JC,Haslam JJ,Day S D,et al.Corrosion characteriza- magnetic anisotropy in ferromagnetic metallic glasses using high tion of iron-based high-performance amorphous-metal thermal- energy ion beam irradiation.Surf Coat Technol,2005,196(1- spray coatings//Proceedings of PVP2005 ASME Pressure Vessels 3):135 Piping Division Conference.Denver,2005 [46]Rizza G,Dunlop A,Jaskicrowicz G,et al.Local crystallization [30]Sun J R,Wang Z G.Wang Y Y,et al.Structural and magnetic induced in Fe-based amorphous alloys by swift heavy projectiles. properties studies on swift heavy ion (SHI)irradiated Fe0 thin Nucl Instrum Methods Phys Res Sect B,2004,226(4):609 films.Nucl Instrum Methods Phys Res Sect B,2012,286:277 [47]Jain R,Saxena N S,Bhandari D,et al.Effect of heavy ion irra- [31]Sun J R,Wang Z G.Wang YY,et al.Study of the magnetic diation on thermo-mechanical properties of Fe.sSi.sBCu Nb3 modifications of Fe,O ferrite thin films induced by 2.03 GeV Kr amorphous alloy.Mater Sci Eng A,2001,298(12):51 ions irradiation.Nucl Instrum Methods Phys Res Sect B,2011, [48] Dunlop A,Jaskierowicz G.Rizza G,et al.Partial erystallization 269(9):873 of an amorphous alloy by electronic energy deposition.Phys Rep [32]Bisio F,Moroni R,Buatier F,et al.Isolating the step contribu- Lett,2003,90(1):015503 tion to the uniaxial magnetic anisotropy in nanostructured Fe/Ag [49] Rizza G,Dunlop A,Jaskierowicz G,et al.High electronic exci- (001)flms.Phys Rev Lett,2006,96(5):057204-1 tation-induced crystallization in Fe.sCuNbaSi.sB amorphous [33] Audouard A,Balanzat E,Jousset J C,et al.Electronic-energy- alloy:I.Irradiation with swift heavy monoatomic projectiles. loss-assisted creep in heavy-ion-imadiated amorphous Fess Bis. Phys:Condens Matter,2004,16(9):1547 Nucl Instrum Methods Phys Res Sect B,1989,39(14):18 [50]Rizza G,Dunlop A,Jaskierowicz G,et al.High electronic exci- [34] Klaumiinzer S,Li C L,Loffler S,et al.Ion-beam-induced plas- tation-induced crystallization in Fe.sCu Nb3Si.B amorphous tic deformation:a universal behavior of amorphous solids.Radiat alloy:Il.Carbon cluster irradiation.J Phys:Condens Matter, Eff Defects Solids,1989,108(1):131 2004,16(9):1563 [35] Audouard A,Toulemonde M,Szenes G,et al.Something new [51]Hou M D,Li C L.Quan M X,et al.Effect of 195 keV argon about the giant deformation of amorphous alloys irradiated with ions'bombardment on surface topography of amorphous alloys. GeV ions.Nucl Instrum Methods Phys Res Sect B,1998,146(1- Nuclear Techniques,1995,18(3):129 4):233 (侯明东，刘昌龙，全明秀，等.195 keV Ar·辐照非品态合 [36]Hou M D,Klauminzer S,Schumacher G.Dimensional changes 金表面损伤形貌的研究.核技术，1995,18(3)：129) of metallic glasses during bombardment with fast heavy ions. [52]Tyagi A K,Nandedkar R V.Surface damage of metallic glasses Phys Rev B,1990,41(2):1144 by argon ion bombardment.J Nucl Mater,1987,148(1):76 [37]Trautmann C,Klaumiinzer S,Trinkaus H.Effect of stress on [53]Chen HS,Krause JT,Coleman E.Elastic constants,hardness track formation in amorphous iron boron alloy:ion tracks as elas- and their implications to flow properties of metallic glasses. tic inclusions.Phys Rev Lett,2000,85(17):3648 Non-Cryst Solids,1975,18(2):157 [38]Toulemonde M,Trautmann C,Balanzat E,et al.Track forma- [54]Zheng Y N,Zuo Y,Yuan D Q,et al.Investigation of radiation tion and fabrication of nanostructures with MeV-ion beams.Nucl damage in stainless steel,tungsten and tantalum by heavy ion ir. 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