正电子湮没技术在金属及合金材料中研究中的应用

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        正电子湮没技术广泛地应用于金属及合金空位形成能的测定；研究形变以及退火过程对材料缺陷结构的影响；研究辐照效应、疲 劳、蠕变、无损检验，钢的氢脆、马氏体相变、非晶态金属及合金的相转变以及合金中G.P.区的形成、沉淀过程等。空位形成能：        用正电子湮没（PAT）方法已成功地测量了大量金属的空位形成能，测量精度一般可达±0.05eV，测量结果与用其它方法测量的结果符合得较好，不过有些金属例如碱金属中的空位不能捕获正电子，这时就不能用正电子湮没来测量。形变：        范性形变所造成的缺陷,除间隙原子外，空位、位错和微空洞等都有可能捕获正电子而对湮没特性产生影响，形变样品中的缺陷可在退火过程中消除，由于各种缺陷消除的情况不一样,因此在不同温度下退火,并观察正电子湮没参数变化的规律，可分析出微观缺陷运动的情况，推断形变刚完成时材料中缺陷的结构，另外，比较包含不同组分和杂质的材料在相同工艺处理和退火条件下正电子湮没参数的变化:可进一步了解杂质或某种组分在缺陷运动过程中所起的作用,因此用 正电子湮没研究形变是人们较早就注意到的课题,迄今这方面已有大量工作。通过对完全退火的铁进行冷轧形变，引入形变缺陷的同时，也造成了晶界的破碎。正电子湮没谱学结果显示，形变引 入的空位型缺陷在湮没回复过程中会迁移聚集形成空位 团簇，大部分的空位型缺陷在673 K处回复完毕，723 K后，位错型缺陷开始回复。正电子湮没谱学对形变后缺陷的研究，目前已从纯金属发展到了含有杂质的金属以及低合金。辐照效应：        研究中子、离子、电子、激光等的辐照效应是材料科学中十分重要的课题，P正电子湮没谱学特别适合于研究辐照效应，主要因为它有三个特点：1.正电子对于空位及空位团和微空洞特别敏感，而这种类型缺陷的大量存在正是辐照损伤的特征之一；2.根据理论计算以及实验的经验估计，目前利用 PAT 测量数据已能粗略估计空位团的大小和相对密度，PAT揭示原子尺度微观缺陷结构的能力是一般其它技术所不及的；3.PAT 适合于作现场研究,能在从低温到高温的很宽的温度范围内测量，因此，在研究缺陷产生、运动和消失的动力学过程中有很大的潜力。对中子辐照铁的PAT研究结果表明，在约190K时明显的增大表明微空洞开始形成，从而打破了人们认为铁中单空位在约600K运动的解释。对电子(28MeV)辐照后a-铁PAT研究也表明，单空位的迁移开始于270K处，双空位的迁移约在400K处，这一结果也与人们一般认识矛盾，由此可见，PAT在辐照效应研究中必将大有用武之地。疲劳：        在对钢的研究中，在疲劳初期，正电子平均寿命很快增大，这说明材料内部微观缺陷很快增多，只需达到疲劳寿命的约10%，正电子平均寿命就达到了饱和，这时全部正电子都是在缺陷中湮没的，缺陷再继续增多，对正电子平均寿命已不影响，而用X射线测量则要到疲劳寿命的一半才饱和，这说明PAT 监测疲劳初期的变化比X射线方法更为灵敏。氢脆：        早期对钢充氢后进行正电子研究的结果表明,充氢时间越长，则氢致缺陷愈多，引起正电子寿命谱中长寿命成分的强度增大四和角关联曲线变窄，用PAT研究形变过的镍的充氢过程得到了如下的认识：对镍充氢能产生缺陷,可能主要是位错，这种位错能引起正电子湮没、多普勒增宽曲线变窄(S参数变大)，预先存在的缺陷如晶粒边界、夹杂物与母体材料边界能捕获质子而成为分子氢压中心，由此可能产生新的缺陷，如位错等，这就是氢致缺陷效应。