Ti 3 SiC 2 MAX相材料的辐照损伤及氦行为研究
发布时间：2021-01-23 06:32
核聚变为人类未来能源提供了一个理想的选择,将成为世界能量供给的主要源泉。但是,聚变能的利用目前仍然面临科学以及技术两方面的挑战。其中,在“燃烧环境下”聚变堆结构材料的性能是最严重的问题之一,早在1946年,费米就指出,核技术成功的关键取决于强辐照下材料的行为。聚变能源装置中结构材料不仅面临高通量的14MeV的高能中子的辐照损伤,同时承受14MeV高能中子与材料原子核发生（n, α）、（n, p）反应生成的大量氢氦以及其他产物的作用。这将对材料的高温力学和热学性能、抗辐照性能以及其它一些物理化学和技术特性提出了最严重挑战。本文针对聚变堆结构材料面临的两个主要问题即粒子辐照效应和嬗变氢氦在结构材料中的行为展开研究。在聚变反应堆中,载能粒子与结构材料的晶格原子发生碰撞产生初级离位原子（PKA）和嬗变核素,而这些初级离位原子和嬗变核素在晶格中又会产生一系列的碰撞从而形成碰撞级联。在碰撞过程中主要是结构材料自身原子之间的碰撞,因此采用自离子辐照研究材料的辐照损伤更加接近真实环境,而且不会引入杂质,避免了掺杂效应。Ti3SiC2 MAX相材料被认为是一种潜在的聚变堆候选结构材料,本文开展了Ti3S...
【文章来源】：复旦大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 聚变能的战略意义
1.1.2 受控核聚变简介
1.1.3 聚变堆结构材料面临的严峻考验
1.2 材料辐照效应
1.2.1 运动粒子的慢化
1.2.2 辐照损伤基本原理
1.2.3 气体产生损伤的物理原理
1.3 材料中的氦行为
1.3.1 材料中氦原子的捕陷和聚集
1.3.2 氦原子在材料中的迁移
1.3.3 氦泡的形成和长大
1.3.4 氦的引入方法
3SiC2的介绍"> 1.4 MAX相材料Ti3SiC2的介绍
1.4.1 聚变堆结构材料
3SiC2 MAX相材料"> 1.4.2 Ti3SiC2 MAX相材料
3SiC2的研究现状"> 1.4.3 MAX相材料Ti3SiC2的研究现状
1.5 本文研究内容与创新点
参考文献
第二章 材料分析方法及原理
2.1 离子束分析方法（IBA）
2.1.1 卢瑟福背散射分析（RBS）
2.2 X射线衍射（XRD）
2.2.1 XRD基本原理
2.2.2 同步辐射XRD
2.3 扫描电子显微镜（SEM）
2.4 透射电子显微镜（TEM）
2.5 拉曼光谱分析（RS）
2.6 X射线光电子谱分析（XPS）
参考文献
3SiC2自离子辐照损伤">第三章 MAX相材料Ti3SiC2自离子辐照损伤
3SiC2 MAX相材料简介及辐照损伤研究现状"> 3.1 Ti3SiC2 MAX相材料简介及辐照损伤研究现状
3.2 样品制备
3SiC2的辐照损伤及恢复效应"> 3.3 C离子对Ti3SiC2的辐照损伤及恢复效应
3.3.1 实验参数
3.3.2 同步辐射XRD掠角分析
3.3.3 室温下辐照损伤的研究
3.3.4 高温辐照损伤的研究
3.3.5 Rietveld XRD谱拟合和结构精修分析晶体损伤
3.3.6 拉曼谱分析（RS）
3.3.7 扫描电镜分析（SEM）
3.3.8 透射电镜分析（TEM）
3SiC2综合讨论"> 3.3.9 C离子辐照MAX相Ti3SiC2综合讨论
3SiC2的辐照效应"> 3.4 Si离子对MAX相Ti3SiC2的辐照效应
3.4.1 实验参数
3.4.2 同步辐射掠角XRD分析
3.4.3 拉曼谱和非卢瑟福散射分析
3.4.4 SEM分析
3.5 总结
参考文献
3SiC2中的行为研究">第四章 氢氦在MAX相Ti3SiC2中的行为研究
4.1 氢氦在材料中的行为研究现状
4.1.1 氢氦在金属材料中的行为
4.1.2 氢氦在MAX材料中的行为
3SiC2材料中扩散行为的研究"> 4.2 氦在Ti3SiC2材料中扩散行为的研究
4.2.1 实验参数
4.2.2 实验原理
4.2.3 实验数据分析
3SiC2辐照行为的研究"> 4.3 氢氦对Ti3SiC2辐照行为的研究
3SiC2辐照行为的研究"> 4.3.1 氦离子对Ti3SiC2辐照行为的研究
3SiC2辐照行为的研究"> 4.3.2 氢氦协同对Ti3SiC2辐照行为的研究
4.4 总结
参考文献
3SiC2 MAX相薄膜材料的制备">第五章 Ti3SiC2 MAX相薄膜材料的制备
5.1 磁控溅射技术介绍
5.2 单晶TiC种子层的制备
5.2.1 实验参数
5.2.2 实验结果和讨论
3SiC2单晶薄膜制备的探索"> 5.3 Ti3SiC2单晶薄膜制备的探索
5.3.1 实验参数
5.3.2 实验结果分析
5.4 总结
参考文献
第六章 总结与展望
致谢
攻读博士学位期间学术论文发表情况
本文编号：2994738
【文章来源】：复旦大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 聚变能的战略意义
1.1.2 受控核聚变简介
1.1.3 聚变堆结构材料面临的严峻考验
1.2 材料辐照效应
1.2.1 运动粒子的慢化
1.2.2 辐照损伤基本原理
1.2.3 气体产生损伤的物理原理
1.3 材料中的氦行为
1.3.1 材料中氦原子的捕陷和聚集
1.3.2 氦原子在材料中的迁移
1.3.3 氦泡的形成和长大
1.3.4 氦的引入方法
3SiC2的介绍"> 1.4 MAX相材料Ti3SiC2的介绍
1.4.1 聚变堆结构材料
3SiC2 MAX相材料"> 1.4.2 Ti3SiC2 MAX相材料
3SiC2的研究现状"> 1.4.3 MAX相材料Ti3SiC2的研究现状
1.5 本文研究内容与创新点
参考文献
第二章 材料分析方法及原理
2.1 离子束分析方法（IBA）
2.1.1 卢瑟福背散射分析（RBS）
2.2 X射线衍射（XRD）
2.2.1 XRD基本原理
2.2.2 同步辐射XRD
2.3 扫描电子显微镜（SEM）
2.4 透射电子显微镜（TEM）
2.5 拉曼光谱分析（RS）
2.6 X射线光电子谱分析（XPS）
参考文献
3SiC2自离子辐照损伤">第三章 MAX相材料Ti3SiC2自离子辐照损伤
3SiC2 MAX相材料简介及辐照损伤研究现状"> 3.1 Ti3SiC2 MAX相材料简介及辐照损伤研究现状
3.2 样品制备
3SiC2的辐照损伤及恢复效应"> 3.3 C离子对Ti3SiC2的辐照损伤及恢复效应
3.3.1 实验参数
3.3.2 同步辐射XRD掠角分析
3.3.3 室温下辐照损伤的研究
3.3.4 高温辐照损伤的研究
3.3.5 Rietveld XRD谱拟合和结构精修分析晶体损伤
3.3.6 拉曼谱分析（RS）
3.3.7 扫描电镜分析（SEM）
3.3.8 透射电镜分析（TEM）
3SiC2综合讨论"> 3.3.9 C离子辐照MAX相Ti3SiC2综合讨论
3SiC2的辐照效应"> 3.4 Si离子对MAX相Ti3SiC2的辐照效应
3.4.1 实验参数
3.4.2 同步辐射掠角XRD分析
3.4.3 拉曼谱和非卢瑟福散射分析
3.4.4 SEM分析
3.5 总结
参考文献
3SiC2中的行为研究">第四章 氢氦在MAX相Ti3SiC2中的行为研究
4.1 氢氦在材料中的行为研究现状
4.1.1 氢氦在金属材料中的行为
4.1.2 氢氦在MAX材料中的行为
3SiC2材料中扩散行为的研究"> 4.2 氦在Ti3SiC2材料中扩散行为的研究
4.2.1 实验参数
4.2.2 实验原理
4.2.3 实验数据分析
3SiC2辐照行为的研究"> 4.3 氢氦对Ti3SiC2辐照行为的研究
3SiC2辐照行为的研究"> 4.3.1 氦离子对Ti3SiC2辐照行为的研究
3SiC2辐照行为的研究"> 4.3.2 氢氦协同对Ti3SiC2辐照行为的研究
4.4 总结
参考文献
3SiC2 MAX相薄膜材料的制备">第五章 Ti3SiC2 MAX相薄膜材料的制备
5.1 磁控溅射技术介绍
5.2 单晶TiC种子层的制备
5.2.1 实验参数
5.2.2 实验结果和讨论
3SiC2单晶薄膜制备的探索"> 5.3 Ti3SiC2单晶薄膜制备的探索
5.3.1 实验参数
5.3.2 实验结果分析
5.4 总结
参考文献
第六章 总结与展望
致谢
攻读博士学位期间学术论文发表情况
本文编号：2994738
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