空间辐照环境下软磁合金性能及精细结构演变的同步辐射研究

本项目拟针对空间飞行器常用FeNi、FeAl等典型软磁合金，开展空间环境下磁性材料辐照损伤行为及机制研究。采用各种粒子加速器模拟空间辐照环境因素，研究不同辐照环境下材料的磁性能变化规律及其损伤行为；利用同步辐射XAFS和XMCD分析测试技术定量表征磁性材料辐照过程中原子微观局域结构及微磁结构的变化，并结合透射电镜、XRD、穆斯堡尔谱等先进测试手段分析辐照过程中材料精细结构的演化规律，揭示磁性材料辐照损伤的物理机制，为空天飞行器抗辐射加固设计及抗辐照材料设计提供数据保障，为辐照损伤理论的丰富和完善提供支持。

本项目主要针对空间飞行器常用FeNi、FeAl 典型软磁合金开展了在不同辐照环境下的磁损伤效应研究，利用各种先进物理分析手段，包括同步辐射XAFS 和XMCD 分析测试技术，从不同层面揭示辐照环境对磁体微观结构的影响及性能损伤机理，为空天飞行器抗辐射加固设计及抗辐照材料设计提供数据保障。. 通过大量辐照试验得到了几种磁性材料在辐照环境下的性能变化规律。辐照使两类软磁合金技术磁性能改变，主要表现为矫顽力增加和磁导率的下降。高能量的粒子对合金的损伤比低能粒子大；两种合金中 FeAl合金抗辐照能力较差。因此在器件的设计中FeAl合金的辐照效应需给予足够的重视。. 辐照导致两种合金中总的缺陷增多，缺陷类型以单空位及小的空位团簇为主。辐照产生的缺陷使材料发生晶格畸变，辐照没有引起FeNi合金组织结构及相结构的改变。质子辐照导致了FeAl合金中Fe3Al有序相的析出，XAFS分析结果表明，辐照过程中生成的Fe3Al相结构无序度较大。. X射线磁性圆二色试验结果表明，质子辐照改变了FeAl合金中磁性原子的轨道-自旋耦合作用，使原子磁矩发生了变化；辐照后磁性原子Fe的轨道、自旋磁矩比值降低。. 软磁合金的矫顽力及磁导率是结构敏感参数，因而辐照产生缺陷等结构变化对其影响较大。 对于软磁合金，辐照引入的应力、由于相转变造成的微区磁滞伸缩系数的改变是合金磁性能变化的主要原因。