金属玻璃的离子辐照效应与相关性能研究

纳米压印技术是最有应用前景的下一代纳米成型工艺。但该技术也存在一定的缺点，如制备传统印章所使用的电子束刻蚀加工效率低、成本高并且印章容易损伤。本项目针对以上缺点，提出采用具有高硬度、高强度、高耐磨性和优异耐腐蚀性能的金属玻璃作为压模材料，运用离子辐照诱发的自组装效应或离子注入效应在金属玻璃上加工出具有微纳图案的印章，研究离子辐照对金属玻璃形貌、微观结构和物理化学性能的影响，深入揭示金属玻璃与离子束作用的规律与机理，以达到准确控制纳米结构和性能的目的。本项目对于块体非晶合金的实际应用具有较重要的价值。

本项目采用离子辐照的方法对锆基金属玻璃进行表面改性，系统研究了离子辐照对金属玻璃的形貌、微观结构和物理化学性能的影响及周期性微结构的形成条件，探讨了离子束与金属玻璃的作用机理。结果表明微合金化掺杂Ti元素和注入Ti元素都能够提高锆基非晶合金的显微硬度和耐腐蚀性能，并且离子辐照后的合金具有比同成分非晶合金更好的性能。Ti离子辐照导致非晶合金表面出现晶化，其机理不同于退火晶化机理。在离子束入射角为60˚时，金属玻璃表面自发形成周期性微结构，这种结构的周期和幅度随着离子辐照剂量的增加而增大，自组装结构是由于离子刻蚀造成的粗糙化效应与表面下坡扩散导致的平滑化效应之间竞争造成的。入射角度的提高还可以显著提高非晶合金的加工效率。采用模板法进行离子辐照，结合湿法刻蚀在金属玻璃表面得到了周期性的微结构。