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原文传递一种利用梯度结构筛选耐辐照损伤材料的方法

专利名称：	一种利用梯度结构筛选耐辐照损伤材料的方法
摘要：	本发明属于材料抗辐照损伤领域，特别是一种利用梯度结构筛选耐辐照损伤材料的方法。包括如下步骤：步骤(1)：制备梯度结构材料；步骤(2)：对梯度结构材料具有不同晶粒尺寸的表面进行辐照实验；步骤(3)：对辐照后的材料，在不同晶粒尺寸大小的区域，利用纳米压痕和汇聚离子束对不同晶粒尺寸区域的样品进行力学性能测试及微观组织结构表征样品的自动制备。步骤(4)：进行透射电镜和三维原子探针分析。本发明通过这种方法可以实现在一块样品上制造出不同的晶粒尺寸,之后再进行辐照实验,从而可以减少研究不同晶粒大小对于辐照损伤影响所需样品数量,同时提高在进行微观结构表征的制备样品的效率，提高筛选耐辐照损伤材料的效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京理工大学
发明人：	沙刚;薛晶;胡蓉;陈汉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910662035.4
公开号：	CN110346271A
代理机构：	南京理工大学专利中心
代理人：	张玲
分类号：	G01N17/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N17
申请人地址：	210094 江苏省南京市孝陵卫200号
主权项：	1.一种利用梯度结构筛选耐辐照损伤材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：制备梯度结构材料；步骤(2)：对梯度结构材料具有不同晶粒尺寸的表面进行辐照实验；步骤(3)：对辐照后的材料，在不同晶粒尺寸大小的区域，利用纳米压痕和汇聚离子束对不同晶粒尺寸区域的样品进行力学性能测试及微观组织结构表征样品的自动制备；步骤(4)：进行透射电镜(TEM)和三维原子探针(APT)分析。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中制备梯度结构材料的方法为喷丸。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括如下步骤：步骤(1-1)：原料采用板状样品，将板状样品表面及四周的切削痕迹打磨干净。；步骤(1-2)：确定喷丸处理的工艺参数；步骤(1-3)：将板状样品装入旋转喷丸设备中，对喷丸处理面(4)进行喷丸处理，垂直于喷丸处理面(4)的表面从喷丸处理面依次形成纳米晶区Ⅰ、超细晶区Ⅱ和粗晶区Ⅲ；步骤(1-4)：将步骤(1-3)中的样品取出并切割，切割面垂直于喷丸处理面(4)。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1-3)具体为：先确定弹珠直径为1mm，速度为70m/s，处理完毕后，检查变形层(纳米晶区Ⅰ、超细晶区Ⅱ)厚度，若到达300μm则不需要调整弹丸直径和弹丸速度，若少于则需要调整弹丸直径(1.0mm,1.5mm,2.0mm，5mm)和弹丸速度(30m/s～90m/s)，直至变形层厚度达到300μm，完成梯度样品的制备。 5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1-4)中，切割后的样品的长和宽小于18mm*18mm，厚度不超过2mm，以保证进行辐照实验的时候，样品被离子束的束斑完全覆盖。 6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括如下步骤：步骤(3-1)：纳米压痕测试；步骤(3-2)：透射电镜样品制备；步骤(3-3)：三维原子探针样品制备；步骤(3-4)：切换区域，重复步骤(3-1)至(3-3)。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3-1)纳米压痕测试具体为：将样品放入仪器后，在光镜下选取符合要求的区域做上记号，每块样品取6个点，同时保证相邻的两点间的直线距离大于压入深度的20倍，选好点后，关上仪器，压头运动到标记区域进行测试，测试过程中，压头在标记区域向样品内运动2000nm，运行速度为10nm/s，达到2000nm后，会缓慢卸载，压头慢慢的再收出表面，每隔一段时间，系统记录一次下压深度与硬度的值，最后组成深度随硬度变化的曲线。 8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3-2)透射电镜样品制备具体为：使得样品台倾转54°，在感兴趣的区域镀上保护性的Pt，然后分别在52°和56°进行挖槽，挖到足够深度后，样品台倾转到15°进行打断操做，使得样品底部从块体上分离；然后用纳米手将样品左侧粘上，之后再从右侧切断，使得感兴趣区域从样品上彻底分离，然后取出并转移到专用样品台上，再进行减薄操作，直接样品厚度达到100nm以下，完成透射电镜样品制备。 9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3-3)三维原子探针样品制备具体为：使得样品台倾转54°，在感兴趣的区域镀上保护性的Pt，然后开始挖槽，使得感兴趣区域于块体样品分离，然后用纳米手将其取出，放置到专用样品底座上，进行环形切割，最后得到顶端直径在100nm以下的针状样品。 10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤步骤(3-4)中的切换区域通过控制系统移动样品台完成。
所属类别：	发明专利