[論文レビュー] The role of radiation-induced segregation in defect-phase formation in Ni-Ge and Ni-Si alloys

Amit K. Verma, Yen-Ting Chang+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2026

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ひとこと要約

本論文は放射線誘起 segregation がNi-SiとNi-Geの欠陥-相進化に与える影響を、100 keV Heおよび2 MeV Ti照射下で undersaturated における比較を通して示し、異なる欠陥構造とHe気泡上のNi3Ge殻を明らかにする。

ABSTRACT

The interactions between chemical phase fields and structural defects play a key role in the properties of alloys. We illustrate the importance of these interactions in driven alloys, where defects are continuously being created, with particular focus on systems where radiation-induced segregation occurs. Specifically, we compare the microstructural evolution in undersaturated Ni-Si and Ni-Ge alloys during both 100 keV He and 2 MeV Ti irradiations. While the equilibrium phase diagrams of these systems are similar, and both systems show strong radiation-induced segregation, the evolving defect structures are remarkably different. Ni-Si reveals a high density of Frank loops, while Ni-Ge shows a complex array of dislocations. Moreover, a Ni3Ge precipitate shell is observed to coat He bubbles, while no segregation of Si is observed at such bubbles. We explain these differences in behaviors to solute drag by interstitial fluxes in Ni-Si vs solute drag by vacancy fluxes in Ni-Ge.

研究の動機と目的

• 照射下の駆動合金における化学相場と連続的に生成される欠陥の相互作用を理解する。
• undersaturated Ni-Si および Ni-Ge システムにおける RIS と欠陥進化を比較する。
• 照射中の溶質拖曳機構が欠陥構造に与える影響を特定する。

提案手法

• undersaturated Ni-Si および Ni-Ge 合金を 100 keV He および 2 MeV Ti 照射に曝露する。
• 照射下で進化する微細構造と欠陥集団を特徴づける。
• 観察された差異を説明するために、間隙原子と空孔フラックスによる溶質拖曳の役割を分析する。
• 平衡相図と RIS の挙動に結果を関連付ける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 放射線誘起 segregation は Ni-Si および Ni-Ge における欠陥-相形成にどのように影響するか？
• RQ2 同様の照射条件下で Ni-Si と Ni-Ge が Frank ループと転位配列という異なる欠陥構造を示す理由は何か？
• RQ3 溶質拖曳と欠陥進化において、間隙フラックスと空孔フラックスはどの機構的役割を果たすか？
• RQ4 放射誘起特徴（気泡や析出物など）における Si や Ge などの溶質分離の証拠はあるか？

主な発見

• 照射下で Ni-Si は高密度の Frank ループを示す。
• Ni-Ge は照射下で複雑な転位の配列を形成する。
• Ni-Ge の He 気泡を覆う Ni3Ge 枯は形成されるが、Si は He 気泡へ分離しない。
• 差異は Ni-Si における間隙フラックスによる溶質拖曳と Ni-Ge における空孔フラックスによる拖曳によって説明される。
• 平衡相図は類似しているが、照射駆動の分離と欠陥進化は異なる拖曳機構により分岐する。