WxNy材料的结构及力学性质的第一性原理研究

发布时间：2021-11-13 05:48

　　核聚变是解决人类能源需求问题的一个重要途径,对能源紧缺的现代社会具有重要的意义。国际社会投入了非常多的时间和金钱成本,最有影响力的是在2006年开启的全超导磁约束国际热核实验堆（ITER）的项目。热核聚变在反应的过程中会辐射出大量高能粒子,其周围中子高通量区存在着高温度场。所以,面向等离子体材料（Plasma Fa.cing Materials,PFMs）要承受较高的温度和高能粒子的辐照。由于钨（W）具有熔点高、热膨胀率较低、强度高、对氘和氚的滞留量低等优异性能,它被选为ITER项目中的第一壁材料。近年,中国科学院等离子物理研究所也将该所的聚变堆装置---东方超环（EAST）-—中的第一壁材料更换成W。实验上发现,在聚变堆的工作期间,其等离子体边缘区域中的N与第一壁材料W相互作用,会在W基的第一壁材料上形成局部的WN化合物。W表面区受到高能粒子的辐照时,形成了许多氢泡,严重影响了材料的力学性能、抗辐照性能;而WN晶体或WN非晶体材料的表面区域中却几乎没有氢泡。上述的实验现象强烈地表明WN材料表面区中H不会有效聚集而形成H泡。而且,已有的实验数据显示,WN化合物中W与N的化学配比不是单一... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１?ＩＴＥＲ装置图??

图１－２?ＰＦＭｓ受到的辐射??

??可以从图１－３中看到，在单次热负荷为３ＩＶＵ／ｍ３时，两种不同材质的Ｂｅ表面??在垂直方向都有裂纹。此外，研宄还发现，在单次热负荷中，一些品质的Ｂｅ材??料在热负荷达到５３ＭＪ／ｍ２，表面会有裂纹和溶化的现象［６］。Ｂａｒａｂａｓｈｅｔａｌ?［１１］又??对热负荷方面做了不少实验。实验发现，如果材料接收了连续的热负荷，即使在??较低的热负荷情况下，Ｂｅ表面也会发生裂缝和熔化。??此外，Ｂｅ材料的毒性很强，而且对于Ｂｅ的大批量生产和拼接的技术依旧不??完善。因此，尽管Ｂｅ材料本身有着很多的优势，但是它对于面向等离子体材料??并不是很理想。??碳纤维复合材料（ＣＦＣ），Ｃ／Ｃ复合材料等称为Ｃ基材料，碳的原子序数虽??然比Ｂｅ高一点


本文编号：3492445