Cinetique de segregation superficielle induite par l'irradiation aux ions dans des alliages NiSi

Scripta METALLURGICA

Vol. 15, pp. 1177-1178, 1981 Printed in the U.S.A.

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CINETIQUE DE SEGREGATIONSUPERFICIELLE INDUITE PAR L'IRRADIATION AUX IONS DANSDES ALLIAGES Ni-Si

Alain BARBU Bernard PERP~ILLON Centre d'Etudes Nucl~aires de Saclay Section de Recherches de M~tallurgie Physique gllgl GIF SUR YVETTE Cedex, France -

(Received May 21, 1981) (Revised August 28, 1981)

La pricipitation et la s~g~gation induite par l'irradiation sur les puits de d(fauts ponctuels sont des ph~nom~nes maintenant bien ~tudi(s, principalement dans les alliages ~ base de nickel [l]. Cependant, faute d'un dispositif exp(rimental bien adapt(, aucune ~tude syst(matique de la cin(tique d'~volution de la s~gr~gation sur les puits de d~fauts ponctuels n'a jamais ~t~ effectu(e. La mise en ligne d'un acc~l(ra~ur d'ions lourds avec une enceinte ultra vide (P < I0°~ Pa) a rendu possible de telles ~tudes. Ce sont les premiers rlsultats obtenus sur l'alliage Ni-fat,% Si que nous pr(sentons ici. Les irradiations sont effectu~s aux ions Ni+ de 150 keV a deux flux ¢ et p = ¢/lOtoO correspond ) une densit~ de courant de 0,35 uA cm"2 soit, pour un seuil de d~placement arbitralre de 40 e ~ un taux de creation de d~fauts de 3,5 I0-~ dpa s-I. La gamme de temperatures (tudi~e va de 473 a 973 K. A intervalle de temps r(gulier, nous effectuons par spectro~trie Auger une mesure de la hauteur relative des pics Si (92 eV) et Ni (62 eV) pour d(terminer l'~volution la concentration en silicium a la surface {figure I). En portant la concentration stationnaire en silicium en fonction de la i~mp~rature pour les deux flux ¢ et p on obtient les courb~s en cloche de la figure 2. La courbe faible flux pest enti~rement situ~e sous la courbe fort flux ¢. Cet%e derni(re p~sente un palier pour une temperature comprise entre 673 et 823 K. Nous avons v~rifi~ que ce palier correspondait ) la precipitation de la phase y' Ni,Si. Au-dessus de 973 K les courbes sont confondues; la concentration en silicium est celle que l'on obtient ~ l'(quilibre thermodynamique. Les mod(les, g~n(relement admis, de s~g~gation induite sur les puits de d~fauts p~nctuels reposent sur l'entrainement du solut~ vers les puits de d(fauts ponctuels [2-)]. On ac~met qu'il y a pr(cipitation d'une seconde phase sur ces puits lorsque la limite de solubilit~ CX y est localement d~pass(~. Comme le montre la figure 3a, nos courbes de s(g~gation supe~icielle Induite par l'irradiation conduisent ~ un domaine de precipitation induite, port~ dans l'espace fluxtemp(rature,qualitatlvement semblable ~ celui ob~nu par irradiation aux ~lectrons de I ~ V [3]. Dans les ~ u x cas, on observe l'exlstence de deux frenti~res, haute et basse t e ~ r a t u r e % d e penl~s opposes. La figure 3b montre le ~ m e type de construction ob~nu ~ partlr des modules th~oriques [2-)). Ces modules pr~sentent une pente identique pour les deux fronti~res. Nos r~sultats confirment donc l'exisience bien r~elle d'une frenti~re basse ~mp(rature dontne peuvent rendre comp~ les modules th~oriques. Nous pensons que cette dlfficult~ provient essentiellement de ce que les modules, n~cessairement simplifies, ne tiennent pas c ~ t e de ce que, a basse ten~rature, il y a agglonW~ration de d(fauts ponctuels sous form de boucles de dislocations qui, comme la surface, jouent le role de sites de p~cipitation indui~. Remerclements : Nous tenons ~ remercierHr Y. ADDA qui est ~ l'orlgine de cette ~t~de ainsi que G. HAR~l~pour l'int~r~t qu'il y a constammentport~.

81BLIOGRAPHIE I.

Revue rlcente : G. MARTIN, R. ~UVIN, J.L. BOCQUET, A. BARBU, C.R. Ajaccio 4/8 Juin 1979, CEA France, p. B II; Comportement sous irradiation des mat~riaux m(talliques et des composants des coeurs ~ s r~acteurs rapides.

1177 0036-9748/81/111177-02502.00/0 Copyright (c) 1981 Pergamon Press Ltd.

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2. 3.

SEGREGATION SUPERFICIELLE INDUITE PAR IRRADIATION

V o l . 15, No.

11

R.A. JOHNSON, N.Q. LAM, Phys. Rev. B15 (1977) 1794 A. BARBU, Acta Met. 28 (1980) 499

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I X (k)

Fig. 2 Variation du rapport Si/Ni a l ' ~ t a t stationnaire en fonction de la temperature.

Fig. 1 : Evolution du rapport des pics Auger Si (92 eV) / Ni (62 eV) en fonction de la dur~e d'irradiation. t = 0 correspond a un recuit pr~liminaire de 900 s a 750°C.

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Fig. 3 : Construction du domaine de p~cipitation induite par l'irradiation darts l'espace ¢/T a) exp~rimentale b) th(orique