Применение метода резерфордовского обратного рассеяния для исследования радиационной сегрегации высокоэнтропийных сплавов на основе никеля

Abstract

В данном исследовании была изучена радиационная сегрегация в высокоэнтропийных сплавах (ВЭС) CoCrFeNi, CoCrFeMnNi, облученных ионами гелия He2+ с энергией 40 кэВ при комнатной температуре. Изменения концентраций элементов ВЭС и их распределений по глубине изучались методами Резерфордовского обратного рассеяния (РОР) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС). Измерения методами РОР и ЭДС показали, что необлученные ВЭС обладают близким к эквиатомному составом, где средняя концентрация для CoCrFeNi равна 24,8 атомных процентов (ат.%), а для CoCrFeMnNi – 20 ат.%. Результаты ЭДС существенно отличались от РОР в концентрациях Ni/Co, и указали на отсутствие значительных изменений распределения элементов в обоих ВЭС после облучения. Согласно данным РОР, наибольшие изменения концентраций при облучении в обоих ВЭС относятся к обогащению атомами Ni. В CoCrFeNi при облучении наибольшей сегрегации подвергаются атомы Ni/Co, а в CoCrFeMnNi значительно меняются концентрации Ni/Co/Fe. В CoCrFeMnNi сильнее чем в CoCrFeNi проявилось изменение концентраций элементов с ростом флюенса облучения. В CoCrFeMnNi изменения концентраций всех элементов при обоих флюенсах достигали 0,5–17% (0,1–3,1 ат.%) и превысили изменения в CoCrFeNi, достигавшие 2–11% (0,5–1,9 ат.%). Было установлено, что устойчивость к сегрегации при облучении ионами гелия в данных условиях у CoCrFeMnNi была ниже, чем у CoCrFeNi. В обоих ВЭС изменения концентраций Co, Fe, Cr, Mn были значительно меньше, чем изменения около стоков и кластеров дефектов при облучении ионами никеля со схожими дозами в других исследованиях при температурах близких к температуре полуплавления никелевых ВЭС. Исследование методом РОР показало равномерное распределение атомов по глубине и устойчивость к сегрегации в CoCrFeNi, CoCrFeMnNi при облучении ионами гелия.