核聚变堆关键材料的强韧化研究
发布时间：2021-11-04 15:38
氧化物弥散强化钢（ODS）具有优异的高温性能和抗辐照性能,是聚变堆最佳的包层结构材料备选材料之一。钨具有高熔点、高热导率、高溅射阈值、低氚滞留、与等离子体良好的兼容性等优点成为最具潜力的面向等离子体材料。但脆性严重制约了这两类材料的应用和发展。针对这两种材料共有的脆性问题,本论文主要采用层状增韧技术对它们进行了强韧化研究。主要结论如下所述:（1）首先,我们对N-RAFM钢进行了研究,Ti、V、N合金元素含量的增加都能使钢的组织细化,但Ti含量过高会导致析出物尺寸增加。优化的二次淬火-回火热处理能显著细化钢的组织,并降低DBTT。但N-RAFM钢的DBTT随着Ti含量的增加而升高,这是因为Ti促进了有害的方形碳氮化物（Ti,V）（C,N）的形成。二次淬火-回火处理下,含Ti的N-RAFM钢的DBTT在-47℃～-40℃范围内,但仍远低于室温。而且Ti、N的加入细化了组织,在钢中形成大量稳定的纳米氮化物析出物,而辐照下更稳定的组织和DBTT比更低的初始DBTT更重要。（2）在N-RAFM钢的基础上,我们对ODS钢基体进行了 N强韧化研究。N可以细化晶粒,并得到大量与基体亲润性良好的纳米碳氮...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１托卡马克装置示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?化ｋａｍａｋ?ｄｅｖｉｃｅ??
一再结晶机制：ＭＡ后的非晶化结构是非平衡的结构，在ＨＩＰ烧结过程中会发生结??晶化含核壳结构的氧化物在球磨和固化过程中形成的兰个阶段及尺寸对核壳??结构的影响如图１．５所示。对于尺寸大于２ｍｎ的析出物，当核的溶质消耗速率大于??基体／氧化物界面溶质扩散速率时，就会形成富含溶质的壳，而尺寸小于２ｍｎ的析出??物仍然保持无序结构。??—??
材料的断裂初性。含有塑性夹层的层状结构陶瓷通常也会呈现阶梯式断裂，尽管出??现多层断裂，但由于受到塑性层的拉伸和桥联作用，裂纹的贯穿断裂过程会大大地??被延迟。图１．１０?（ａ）为Ｎｂ塑形层增初ＮｂｓＡｌ的复合材料中，断裂初性随着Ｎｂ增??初层的厚度增加而増加。从图１．１０?（ｂ）可Ｗ看出虽然Ｎｂ层状增初的体积分数仅为??２０％，但是仍具有比４０％的Ｎｂ颗粒增初更好的初性。而且比含５０％体积分数的２ｕｍ??厚度的Ｎｂ微层状增初拥有更好的初性，这说明对于厚的增初层，需要少的多的増初??相体积分数就能对脆性相产生显著的増初效果［９２１。图１．１１?（ａ）为在垂直于层状的方??向，裂纹在ＮｂｓＡｌ基体中隧道形式扩展，在裂纹尖端后面留下大量的Ｎｂ桥联区域??屏蔽远区施加的应力强度。相较单块ＮｂｓＡｌ材料，Ｎｂ／ＮｂｓＡｌ复合材料的初性得Ｗ数??—??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨及其合金塑性加工的研究进展[J]. 李萍,华睿,薛克敏,梁辰,宋群超,吴玉程. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[2]展望核聚变能成为可行性能源[J]. 朱成章. 大众用电. 2014(02)
[3]金属Nb与SiC复合ZrB2陶瓷的研究[J]. 朱录涛. 建材世界. 2010(06)
[4]聚变堆中面向等离子体材料的研究进展[J]. 张小锋,刘维良,郭双全,姜林文. 科技创新导报. 2010(03)
[5]可控核聚变与国际热核实验堆（ITER）计划[J]. 冯开明. 中国核电. 2009(03)
[6]聚变堆增殖包层概念特征比较研究[J]. 柏云清,陈红丽,刘松林,宋勇,曾勤,黄群英,吴宜灿. 核科学与工程. 2008(03)
[7]层状复合陶瓷的增韧与设计研究进展[J]. 钟长荣,毕松,苏勋家,侯根良. 耐火材料. 2007(04)
[8]聚变堆中面向等离子体材料的研究进展[J]. 周张健,钟志宏,沈卫平,葛昌纯. 材料导报. 2005(12)
[9]解理断裂机制[J]. 梁克炳. 无锡职业技术学院学报. 2003(04)
博士论文
[1]高铬铁素体耐热钢中氧化物弥散强化相形成机制[D]. 戴雷.天津大学 2012
[2]J-TEXT托卡马克主机安装及磁测量系统的建立[D]. 丁永华.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]SCRAM钢的热处理工艺优化研究[D]. 俞迟.华中科技大学 2015
[2]超细/纳米W-La2O3复合粉末制备及烧结致密化行为研究[D]. 周强.中南大学 2014
[3]SCRAM钢的抗辐照性能的研究[D]. 杨峰.华中科技大学 2014
[4]典型托卡马克装置环向场线圈受力—结构分析[D]. 张继明.电子科技大学 2009
本文编号：3476019
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１托卡马克装置示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?化ｋａｍａｋ?ｄｅｖｉｃｅ??
一再结晶机制：ＭＡ后的非晶化结构是非平衡的结构，在ＨＩＰ烧结过程中会发生结??晶化含核壳结构的氧化物在球磨和固化过程中形成的兰个阶段及尺寸对核壳??结构的影响如图１．５所示。对于尺寸大于２ｍｎ的析出物，当核的溶质消耗速率大于??基体／氧化物界面溶质扩散速率时，就会形成富含溶质的壳，而尺寸小于２ｍｎ的析出??物仍然保持无序结构。??—??
材料的断裂初性。含有塑性夹层的层状结构陶瓷通常也会呈现阶梯式断裂，尽管出??现多层断裂，但由于受到塑性层的拉伸和桥联作用，裂纹的贯穿断裂过程会大大地??被延迟。图１．１０?（ａ）为Ｎｂ塑形层增初ＮｂｓＡｌ的复合材料中，断裂初性随着Ｎｂ增??初层的厚度增加而増加。从图１．１０?（ｂ）可Ｗ看出虽然Ｎｂ层状增初的体积分数仅为??２０％，但是仍具有比４０％的Ｎｂ颗粒增初更好的初性。而且比含５０％体积分数的２ｕｍ??厚度的Ｎｂ微层状增初拥有更好的初性，这说明对于厚的增初层，需要少的多的増初??相体积分数就能对脆性相产生显著的増初效果［９２１。图１．１１?（ａ）为在垂直于层状的方??向，裂纹在ＮｂｓＡｌ基体中隧道形式扩展，在裂纹尖端后面留下大量的Ｎｂ桥联区域??屏蔽远区施加的应力强度。相较单块ＮｂｓＡｌ材料，Ｎｂ／ＮｂｓＡｌ复合材料的初性得Ｗ数??—??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨及其合金塑性加工的研究进展[J]. 李萍,华睿,薛克敏,梁辰,宋群超,吴玉程. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[2]展望核聚变能成为可行性能源[J]. 朱成章. 大众用电. 2014(02)
[3]金属Nb与SiC复合ZrB2陶瓷的研究[J]. 朱录涛. 建材世界. 2010(06)
[4]聚变堆中面向等离子体材料的研究进展[J]. 张小锋,刘维良,郭双全,姜林文. 科技创新导报. 2010(03)
[5]可控核聚变与国际热核实验堆（ITER）计划[J]. 冯开明. 中国核电. 2009(03)
[6]聚变堆增殖包层概念特征比较研究[J]. 柏云清,陈红丽,刘松林,宋勇,曾勤,黄群英,吴宜灿. 核科学与工程. 2008(03)
[7]层状复合陶瓷的增韧与设计研究进展[J]. 钟长荣,毕松,苏勋家,侯根良. 耐火材料. 2007(04)
[8]聚变堆中面向等离子体材料的研究进展[J]. 周张健,钟志宏,沈卫平,葛昌纯. 材料导报. 2005(12)
[9]解理断裂机制[J]. 梁克炳. 无锡职业技术学院学报. 2003(04)
博士论文
[1]高铬铁素体耐热钢中氧化物弥散强化相形成机制[D]. 戴雷.天津大学 2012
[2]J-TEXT托卡马克主机安装及磁测量系统的建立[D]. 丁永华.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]SCRAM钢的热处理工艺优化研究[D]. 俞迟.华中科技大学 2015
[2]超细/纳米W-La2O3复合粉末制备及烧结致密化行为研究[D]. 周强.中南大学 2014
[3]SCRAM钢的抗辐照性能的研究[D]. 杨峰.华中科技大学 2014
[4]典型托卡马克装置环向场线圈受力—结构分析[D]. 张继明.电子科技大学 2009
本文编号：3476019
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