TOF-SIMS在材料界面分析中的应用
界面及界面与基体材料之间的扩散或反应对材料性能的影响起着至关重要的作用.在对界面的分析表征手段中,飞行时间二次离子质谱(TOF—SIMS)由于自身所具有的特点,比如可以分析包括H、C、0等在内的所有元素,同时具有10-6级的高检出限及纳米尺度的高空间分辨率等,决定了其在材料界面表征中具有重要的作用.Zr合金是目前核堆燃料元件包壳的实际应用材料。当发生意外事故时，Zr合金与反应堆中超临界水反应会生成氢气进而发生爆炸。因此，提高Zr合金的事故容错能力对于反应堆的安全至关重要。实验中采用磁控溅射技术在Zr合金基体上制备了单相、致密的Cr2AIC涂层材料。测得涂层与基体的结合强度高，大于70MPa。通过TEM分析发现Cr2AIC与Zr基体间有约lOnm的界面扩散层存在，但无法定义其具体结构信息，TOF-SIMS研究结果表明界面处有Si、O和C元素的富集，并清晰呈现出氧化物层中的O元素向涂层中扩散，而Si和C元素则向基体中扩散。扩散生成的该氧化物层保证了Zr基体与Cr2AIC涂层间具有优异的结合强度，从而保证了为Zr合金表面提供具有优异抗热腐蚀和抗辐照性能的陶瓷环障涂层。
反应堆材料 锆合金 界面分析 力学性能 飞行时间二次离子质谱
代春丽 张洁 张磊
中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家(联合)实验室,沈阳市沈河区文化路72号,110016
国内会议
北京
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72-73
2014-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）