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辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能变化

王铁山 张多飞 陈亮 律鹏 杜鑫 袁伟 杨迪

辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能变化

王铁山, 张多飞, 陈亮, 律鹏, 杜鑫, 袁伟, 杨迪
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  • 为了模拟研究高放废物玻璃固化体在处置过程中因辐照导致的机械性能变化,本文采用5 MeV Xe离子和1.2 MeV电子辐照硼硅酸盐玻璃,利用纳米压痕技术表征了辐照前后样品的硬度和模量,并利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱测试,研究了辐照导致玻璃机械性能变化的微观机理.结果表明:当能量沉积达到6.61021 keV/cm3时,Xe离子辐照样品的硬度和模量下降都达到饱和,其中硬度下降约24%,模量下降约7.4%;电子辐照后样品的硬度和模量也有轻微下降,但在实验所用剂量范围内硬度和模量下降未出现饱和现象,当吸收剂量达到最大值(1109 Gy)时,硬度和模量分别下降约4.7%和2.9%.分析表明:Xe离子辐照后样品的恢复阻力增大,韧性提高,整体机械性能提升,而电子辐照后样品的机械性能无明显变化.研究结果证明了离子辐照导致玻璃机械性能变化的主要因素是离子在样品中的核能量沉积.
      通信作者: 陈亮, chenl@lzu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11505084)和中央高校基本科研业务费(批准号:lzujbky-2016-37)资助的课题.
    [1]

    Weber W J, Ewing R C, Angell C A, Arnold G W, Cormack A N, Delaye J M, Griscom D L, Hobbs L W, Navrotsky A, Price D L, Stoneham A M, Weinberg M C 1997 J. Mater. Res. 12 1946

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    [27]

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-19
  • 修回日期:  2016-10-14
  • 刊出日期:  2017-01-20

辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能变化

  • 1. 兰州大学核科学与技术学院, 兰州 730000
  • 通信作者: 陈亮, chenl@lzu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11505084)和中央高校基本科研业务费(批准号:lzujbky-2016-37)资助的课题.

摘要: 为了模拟研究高放废物玻璃固化体在处置过程中因辐照导致的机械性能变化,本文采用5 MeV Xe离子和1.2 MeV电子辐照硼硅酸盐玻璃,利用纳米压痕技术表征了辐照前后样品的硬度和模量,并利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱测试,研究了辐照导致玻璃机械性能变化的微观机理.结果表明:当能量沉积达到6.61021 keV/cm3时,Xe离子辐照样品的硬度和模量下降都达到饱和,其中硬度下降约24%,模量下降约7.4%;电子辐照后样品的硬度和模量也有轻微下降,但在实验所用剂量范围内硬度和模量下降未出现饱和现象,当吸收剂量达到最大值(1109 Gy)时,硬度和模量分别下降约4.7%和2.9%.分析表明:Xe离子辐照后样品的恢复阻力增大,韧性提高,整体机械性能提升,而电子辐照后样品的机械性能无明显变化.研究结果证明了离子辐照导致玻璃机械性能变化的主要因素是离子在样品中的核能量沉积.

English Abstract

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