正电子湮没技术在金属及合金材料中研究中的应用

        正电子湮没技术广泛地应用于金属及合金空位形成能的测定；研究形变以及退火过程对材料缺陷结构的影响；研究辐照效应、疲 劳、蠕变、无损检验，钢的氢脆、马氏体相变、非晶态金属及合金的相转变以及合金中G.P.区的形成、沉淀过程等。

空位形成能：

        用正电子湮没（PAT）方法已成功地测量了大量金属的空位形成能，测量精度一般可达±0.05eV，测量结果与用其它方法测量的结果符合得较好，不过有些金属例如碱金属中的空位不能捕获正电子，这时就不能用正电子湮没来测量。

形变：

        范性形变所造成的缺陷,除间隙原子外，空位、位错和微空洞等都有可能捕获正电子而对湮没特性产生影响，形变样品中的缺陷可在退火过程中消除，由于各种缺陷消除的情况不一样,因此在不同温度下退火,并观察正电子湮没参数变化的规律，可分析出微观缺陷运动的情况，推断形变刚完成时材料中缺陷的结构，另外，比较包含不同组分和杂质的材料在相同工艺处理和退火条件下

正电子湮没参数的变化:可进一步了解杂质或某种组分在缺陷运动过程中所起的作用,因此用 正电子湮没研究形变是人们较早就注意到的课题,迄今这方面已有大量工作。通过对完全退火的铁进行冷轧形变，引入形变缺陷的同时，也造成了晶界的破碎。正电子湮没谱学结果显示，形变引 入的空位型缺陷在湮没回复过程中会迁移聚集形成空位 团簇，大部分的空位型缺陷在673 K处回复完毕，723 K后，位错型缺陷开始回复。正电子湮没谱学对形变后缺陷的研究，目前已从纯金属发展到了含有杂质的金属以及低合金。

辐照效应：

        研究中子、离子、电子、激光等的辐照效应是材料科学中十分重要的课题，P正电子湮没谱学特别适合于研究辐照效应，主要因为它有三个特点：

1.正电子对于空位及空位团和微空洞特别敏感，而这种类型缺陷的大量存在正是辐照损伤的特征之一；

2.根据理论计算以及实验的经验估计，目前利用 PAT 测量数据已能粗略估计空位团的大小和相对密度，PAT揭示原子尺度微观缺陷结构的能力是一般其它技术所不及的；

3.PAT 适合于作现场研究,能在从低温到高温的很宽的温度范围内测量，因此，在研究缺陷产生、运动和消失的动力学过程中有很大的潜力。

对中子辐照铁的PAT研究结果表明，在约190K时明显的增大表明微空洞开始形成，从而打破了人们认为铁中单空位在约600K运动的解释。对电子(28MeV)辐照后a-铁PAT研究也表明，单空位的迁移开始于270K处，双空位的迁移约在400K处，这一结果也与人们一般认识矛盾，由此可见，PAT在辐照效应研究中必将大有用武之地。

疲劳：

        在对钢的研究中，在疲劳初期，正电子平均寿命很快增大，这说明材料内部微观缺陷很快增多，只需达到疲劳寿命的约10%，正电子平均寿命就达到了饱和，这时全部正电子都是在缺陷中湮没的，缺陷再继续增多，对正电子平均寿命已不影响，而用X射线测量则要到疲劳寿命的一半才饱和，这说明PAT 监测疲劳初期的变化比X射线方法更为灵敏。

氢脆：

        早期对钢充氢后进行正电子研究的结果表明,充氢时间越长，则氢致缺陷愈多，引起正电子寿命谱中长寿命成分的强度增大四和角关联曲线变窄，用PAT研究形变过的镍的充氢过程得到了如下的认识：对镍充氢能产生缺陷,可能主要是位错，这种位错能引起正电子湮没、多普勒增宽曲线变窄(S参数变大)，预先存在的缺陷如晶粒边界、夹杂物与母体材料边界能捕获质子而成为分子氢压中心，由此可能产生新的缺陷，如位错等，这就是氢致缺陷效应。