关于使用XEDS技术研究面心立方（FCC）型高熵合金中辐射诱导的位错环偏聚现象

《Materials Advances》：On the use of XEDS to investigate radiation-induced segregation of dislocation loops in FCC type high entropy alloys

辐照诱发表错环的高熵合金研究：采用Analytical PicoProbe TEM分析AlCoCrFeNi和CoCrFeMnNi在500℃、1MeV Kr离子辐照下的位错环结构演化及元素分布变化，发现Co和Ni在位错环周围富集，Mn显著耗损，揭示了辐照缺陷与合金元素分布的关联性。

　　

陈伟英|Nestor J. Zaluzec

美国阿贡国家实验室，核科学与工程部

章节摘录

实验

两种单相高熵合金Al_0.3CoCrFeNi和CoCrFeMnNi是通过在国立清华大学采用电弧熔炼法制备的。其制备细节、辐照前的表征以及TEM样品的制备方法已在之前的研究中报道[27]。这两种材料在500°C的温度下，使用1 MeV的氪离子进行辐照，辐照通量为1.3 × 10¹²离子/cm²/s，最终达到6.3 × 10¹⁴离子/cm²（1 dpa）的辐照剂量。关于这些材料在辐照过程中位错环演变情况的原位TEM研究也已发表

结果与讨论

图1和图2分别展示了经过辐照的Al_0.3CoCrFeNi和CoCrFeMnNi的STEM/XEDS高光谱图像及提取的光谱。观察到了断裂型（b = 1/3 〈111〉）和完美型（b = 1/2 〈110〉）位错环，其尺寸与之前的TEM研究结果一致[26]。然而，在这些STEM图像所选的对比条件下，之前通过TEM观察到的堆垛层错四面体结构不太明显。在110方向的薄膜上，观察到两组1/3 〈111>

结论

使用阿贡国家实验室的Analytical PicoProbe TEM仪器，研究了CoCrFeMnNi和Al_0.3CoCrFeNi高熵合金中辐照诱导产生的位错环的RIS（Reflection Intensity Signal）。通过XEDS映射技术，分析了边缘视图和倾斜视图下的断裂型及完美型位错环，揭示了元素分布与位错环之间的相关性。在CoCrFeMnNi中，位错环表现出Mn元素的缺失以及Co和Ni元素的富集现象。

CRediT作者贡献声明

陈伟英：撰写初稿、方法论设计、数据分析、概念构建。Nestor J. Zaluzec：审稿与编辑、资源提供、方法论制定、实验研究、数据分析。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究工作的财务利益或个人关系。

致谢

本项工作得到了美国能源部科学办公室（Office of Science）下属的阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）提供的“实验室定向研究与发展”（Laboratory Directed Research and Development）资助，合同编号为DE-AC02-06CH11357。辐照工作得到了美国能源部核能办公室（DOE Office of Nuclear Energy）的支持，依据合同编号DE-AC07-051D14517，在核科学用户设施（Nuclear Science User Facilities）项目中进行。感谢国立清华大学的Jien-Wei Yeh教授提供的协助