钼（钨）和ZrAlCoCu非晶的强流脉冲离子束和压缩等离子体流的辐照热效应研究

发布时间：2020-07-22 06:43

【摘要】：ITER装置中面向等离子体材料需要承受高热载荷。强热效应会造成材料表面的熔融和汽化,改变材料的表面形貌、微观结构和力学性能。因此,研究材料的耐热效应和耐热冲击具有重要意义。强流脉冲离子束和压缩等离子体流具有短脉冲、强热等特点,可以很好的模拟反应堆的强热辐照环境。本文利用强脉冲离子束(HIPIB)和能量密度更高的压缩等离子体流(CPF)对金属Mo、金属W和Zr_(55.8)Al_(19.4)Co_(17.36)Cu_(7.44)金属玻璃进行辐照。分析强流脉冲离子束和压缩等离子体流辐照前后金属Mo、W及金属玻璃的表面形貌、微观结构和力学性能变化。研究不同热辐照技术和不同辐照参数对材料表面形貌和力学性能的影响。HIPIB辐照金属Mo时,在1.6-2.5 J/cm~2能量密度下金属Mo表面出现裂纹和“熔坑”。X射线衍射结果显示,压应力导致金属Mo的衍射峰均向高角度偏移。透射电子显微镜观察到,金属Mo在局部形成了少量Mo_2C相。离子束会在材料内产生应力和新相。HIPIB辐照后,金属材料和Zr基非晶的硬度值均下降,能量密度比脉冲次数对硬度值影响更大,强烈的热效应是硬度下降的主要原因。在硬度比率曲线上观察到离子射程内曲线的不规则波动;使用Nix-Gao模型计算得到表征离子射程内硬度的宏观硬度值,发现低能量密度低次数辐照后材料的宏观硬度值接近或略大于原始样品。离子束会对材料硬度产生影响,但热效应的作用更强,材料的硬度值整体下降。使用具有更高能量密度的CPF辐照金属W和金属Mo后,金属表面熔融,形成波纹状形貌和裂纹。金属表面没有形成熔融形貌的情况下,热效应的作用使金属硬度下降。表面熔融会增加材料表面的粗糙度,导致材料在几百纳米深度范围内硬度增加,随着压痕深度的增加,金属的硬度值受热效应影响下降。实验证明,强热辐照的热效应会降低材料硬度值。通过硬度变化比率曲线及Nix-Gao模型观察到,离子束会对材料硬度产生影响。在材料表面没有形成熔融形貌的情况下,强热辐照后材料的硬度值整体下降,热效应的影响远远大于离子束的影响。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL631.24

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本文编号：2765459