Synergistic effect of nanotwins and compositional entropy on the radiation resistance of CoCrFeNi thin films, Acta Materialia 299,121420(2025)
奈米雙晶與組成熵對鈷鉻鐵鎳高熵合金薄膜抗輻射性能的協同效應
Wei-Cheng Chang, Maulik K. Patel, Wan-Zhen Hsieh, Ching-Yu Chiang, Fan-Yi Ouyang*
2025/12/04
高熵合金 (HEA) 薄膜與高密度奈米雙晶 (NT) 結構，相較於傳統金屬合金及奈米晶薄膜，已展現出更優異的抗輻射性能；然而，兩者之間的協同效應仍有待探索。本研究利用脈衝直流濺鍍技術，製備了平均孿晶間距為 2 nm 的奈米孿晶 CoCrFeNi 高熵合金薄膜，並在室溫下使用 275 keV 的氦離子進行輻射損傷實驗，其輻照劑量分別為5*1016, 1.5*1017, 4.5*1017，以此探討其抗輻射性能。
經由穿透式電子顯微鏡 (TEM) 與同步輻射 X 光繞射 (Synchrotron XRD) 分析顯示，奈米孿晶高熵合金 (NT-HEA) 薄膜在輻照後，仍維持穩定的晶粒尺寸 (21.2–23.1 nm) 與孿晶間距 (1.6–2 nm)。氦氣泡的分佈及其微小尺寸（小於 0.5 nm）證明了 NT-HEA 薄膜具有極佳的抗輻射性能。研究結果中觀察到了缺陷與晶界 (GBs) 及奈米孿晶界 (NTBs) 之間的交互作用。
此外，由於輻射誘導的局部應變，發現了從面心立方相 (FCC) 到六方最密堆積相 (HCP) 的相變。巨大的局部應變也導致奈米孿晶 CoCrFeNi 薄膜在離子輻照後發生晶粒旋轉。本研究透過高熵合金的遲滯擴散效應與奈米孿晶結構的協同效應，為提升抗輻射性能提供了新的見解。
研究動態
