核聚变用材料的辐照效应和焊接行为研究

发布时间：2021-05-17 03:44

　　可控核聚变能是未来无限的、清洁的、安全的新能源。应用在核反应堆中的材料,会经受严酷的中子辐照而失效。由于中子辐照实验存在一定的危险性,因此研究员们通常采用载能离子辐照和电子辐照的方式模拟中子辐照过程中材料内部微观结构的变化。大量研究表明,低活化铁素体/氏体钢和氧化物弥散强化合金具有优越的抗辐照性能,并且研究表明,提高材料的晶界或自由界面的密度可提高材料的抗辐照性能。本文采用离子加速器和1250kV的超高压电子辐照对细晶处理后的低活化马氏体钢和具有高密度自由界面的氧化物弥散强化合金的辐照效应进行了研究,并对氧化物弥散强化合金的焊接行为进行了相关的研究。所获得的成果如下：对细晶的低活化马氏体（China Low-activation Martensitic,简称CLAM）钢进行了离子辐照和电子辐照实验。实验结果表明,室温离子辐照下,晶界密度高的CLAM钢中产生的缺陷密度和辐照硬化程度均低于晶界密度低的CLAM钢。这是由于晶界可丁有作为辐照诱导产生缺陷的有效“陷阱”,使缺陷在晶界处复合,从而提高了细晶CLAM钢的抗辐照性。甩带法获得的细晶CLAM钢在离子辐照过程中,由于热峰效应的影响导致材料... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 核聚变
    2.2 我国的核聚变研究
    2.3 辐照损伤概述
        2.3.1 辐照效应的类型
        2.3.2 常用的辐照损伤的实验研究方法
    2.4 纳米晶材料的合成与制备
    2.5 纳米晶材料的辐照效应
        2.5.1 纳米晶陶瓷材料的抗辐照性
        2.5.2 纳米晶陶瓷材料的不抗辐照性
        2.5.3 纳米晶金属材料的辐照性能
    2.6 本论文的研究内容
3 实验方法
    3.1 实验材料
    3.2 透射电镜样品的制备
        3.2.1 电解双喷
        3.2.2 离子减薄
        3.2.3 聚焦离子束
    3.3 辐照方法
        3.3.1 SRIM软件模拟
        3.3.2 离子辐照
        3.3.3 超高压电子辐照
4 细晶CLAM钢的制备
    4.1 甩带法制备细晶CLAM钢
        4.1.1 操作步骤
        4.1.2 冷却速率与凝固时间的计算
        4.1.3 物相检测
        4.1.4 SEM微观组织形貌
        4.1.5 TEM微观组织形貌
        4.1.6 电阻率测试
        4.1.7 纳米压痕测试
        4.1.8 小结
    4.2 塑性变形法制备细晶CLAM钢
        4.2.1 Gleeble热模拟实验
        4.2.2 冷轧退火法制备细晶CLAM钢
        4.2.3 小结
    4.3 本章小结
5 细晶CLAM钢的离子辐照和电子车照效应研究
    5.1 室温Xe离子辐照对R-CLAM钢微观组织及纳米硬度的影响
        5.1.1 辐照前后XRD和GIXRD检测结果与分析
        5.1.2 辐照前后微观组织的变化
        5.1.3 辐照前后纳米硬度的变化
        5.1.4 Xe泡的形成和长大机制、晶界和位错与Xe泡的相互作用
        5.1.5 小结
    5.2 高温Au离子辐照对CLAM钢微观组织和纳米硬度的影响
        5.2.1 辐照前后微观组织的变化
        5.2.2 辐照前后纳米硬度的变化
        5.2.3 小结
    5.3 电子辐照对细晶CLAM钢微观组织的影响
        5.3.1 实验方法
        5.3.2 不同温度电子辐照下微观组织的演变
        5.3.3 小结
    5.4 本章小结
6 ODS-Cu合金的焊接性和离子辐照研究
    6.1 ODS-Cu合金的焊接性研究
        6.1.1 实验方法
        6.1.2 焊缝区的宏观形貌及显微组织分析
        6.1.3 焊接接头显微硬度分析
        6.1.4 小结
    6.2 室温Au离子辐照对ODS-Cu合金微观组织和纳米硬度的影响
        6.2.1 实验材料及方法
        6.2.2 辐照前后TEM微观组织的变化
        6.2.3 辐照前后纳米硬度的变化
        6.2.4 小结
    6.3 本章小结
7 ODS钢的焊接性和离子辐照研究
    7.1 ODS钢的焊接性研究
        7.1.1 实验材料及方法
        7.1.2 不同焊接参数下焊接接头的宏观形貌
        7.1.3 不同焊接参数下焊接接头的金相组织
        7.1.4 不同焊接参数下焊接接头的SEM微观组织
        7.1.5 焊件1中焊接接头的TEM微观组织
        7.1.6 不同焊接参数下焊接接头的硬度变化
        7.1.7 小结
    7.2 高温Au离子辐照对焊核区的微观组织和纳米硬度的影响
        7.2.1 实验方法
        7.2.2 辐照前后微观组织的变化
        7.2.3 辐照前后纳米硬度的变化
        7.2.4 小结
    7.3 本章小结
8 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果



本文编号：3191005