纳米Cu固体材料的X射线衍射与正电子湮没研究.pdf

强激光与粒子束
!第!"卷!第!期#$%&!"!’$&!!
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文章编号!!!))!>?@(("())*#)!>)!*)>)A

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纳米!"固体材料的#射线衍射与正电子湮没研究
楚!广!!(!!罗江山(!!刘!伟(!@!!唐永建(!!雷海乐(!!杨世源@

"!$中南大学冶金科学与工程学院!长沙?!))"@$!($中国工程物理研究院激光聚变研究中心!四川绵阳*(!B))$
@$西南科技大学材料科学与工程学院!四川绵阳*(!)!)#

!!摘!要!!采用自悬浮>冷压法!在不同压力下制得纳米8C固体材料并对其在不同温度和保温时间下进行
退火!利用D射线衍射"D26#和正电子湮没寿命谱".45#分析对材料的结构和微观缺陷进行了表征%D26分
析表明!压制而得的样品晶粒度为()=E!低于@))F退火@G后并未发现晶粒显著长大$.45分析表明!压制
后的样品缺陷主要为单空位和空位团!大空隙很少!随着退火温度的升高和退火时间的延长!单空位通过扩散
结合成空位团!大空隙也在温度较高时分解为空位团!导致空位团的含量增加!而单空位和大空隙的含量降低%
!!关键词!!自悬浮>冷压法$!纳米8C$!D射线衍射"D26#$!正电子湮没谱".45#$,8H靶材料
!!中图分类号!!7-!!@!!!!文献标识码!!4

!!激光惯性约束聚变的模拟实验中!间接驱动充有氘氚"67#靶丸内爆是一种很有效的途径%在间接驱动的
试验过程中!理想的黑洞靶要求激光吸收系数高&D光转换效率高&超热电子量小%现在我们选用的黑洞靶材
料价格较贵!且D光转换效率很难再提升!目前纳米金属固体材料以其优异的性能日益引起人们的关注’!>@(%
因此!我们选择了纳米金属固体材料作为这种功能材料!开展金属纳米固体材料制备技术&制备工艺&性能及其
应用的研究%
!!材料的性能与其内部结构和物质成分紧密相关!而材料结构和性能又同时受制备方法的影响!不同的制备
方法可以得到不同结构的纳米金属固体材料%惰性气体冷凝原位加压法和机械合金化>压制法等均是先制备
金属纳米粉末!再经过压制"冷压&温压&等静压等#制得纳米固体材料的方法%材料内部由取向随机的晶粒组
成!由于纳米粒子的高表面能!粉体在制备过程中吸附了一定量的气体%因此!压制后的块体中含有较多数量
的微空隙’?($电沉积法制备的纳米固体材料晶粒之间存在较明显的择优取向"如纳米8C在"!!)#面优先生
长#’A($大塑性变形法由粗晶金属固体材料经过剧烈形变制得纳米块体样品!全致密结构!无微空隙!但内部存
在大量缺陷!位错密度高’*(%
!!通过压制纳米粉体制备纳米固体材料的过程中!不同的压力势必造成样品中不同的缺陷浓度!而退火过程
中!由于原子的热扩散增强!晶粒会逐渐长大!材料内部的缺陷状态也会发生变化!微结构的改变又会影响材料
最终的性能!因此!微结构的研究对于材料的生产和应用有重要的指导意义%本文采用自悬浮>冷压法制备纳
米8C固体材料!运用D射线衍射"D26#和正电子湮没寿命谱".45#分析技术研究了纳米8C固体材料在压制
及退火过程中的晶粒和缺陷变化情况!着重分析了热处理对材料缺陷状态的影响%

%!实!验
!!以纯铜丝为原料!采用自悬浮定向流技术’R(制备出金
属8C纳米粉末!在’6ST5>@型真空手套箱内将粉装入模
具&密封&取出!在76U!A>A)7可控液压机上压制成型"实
验中选取压强!&!(!!&A)!!&*@-.<!保压@)EI=#!得到
!!)EEV!EE的圆片状纳米8C固体材料!相对密度为
B)W"B*W%退火用样品均为8C纳米粉末在!&*@-.<下保
压@)EI=压制而成!然后在自行设计的真空退火炉"示意
图见图真空度小于或等于X@中进行退火退火制
!!!).<#!HIJ&!!5KLMNGE<O$PQ<NCCE<==L<%I=JKI%=
图真空退火炉示意图
度分两个系列)A组样品做@G等时退火!温度!))"@))F!!!

"收稿日期!())A>)*>(?$!!修订日期!())A>!)>(R
基金项目!国家自然科学基金资助课题"!)?RA)*B*4)A)*#$中国工程物理研究院基金资助课题
作者简介!楚!广"!BA"+#!男!高级工程师!主要从事有色冶金及材料研究工作$CYLZ!(!@?#YI=<&N$E%

书
第%期楚!广等)纳米45固体材料的’射线衍射与正电子湮没研究%Q%

间隔!"#!$组样品做等温退火"退火时间%!!&"间隔%&#
射线衍射实验是用荷兰产的型射线衍射仪靶完成的
!!’(&)*)+,’-(./0(/12(3’$45"!!%6"7%!$89%"
相应的衍射峰采用自动阶梯扫描收集数据"范围:"