超临界水冷堆和核聚变反应堆候选材料的离子辐照损伤研究
发布时间：2023-03-12 21:47
本论文主要对超临界水冷堆的四种候选材料进行了离子辐照损伤研究,这四种候选材料分别是镍基合金C-276、镍基合金718、铁素体/马氏体钢P92和奥氏体不锈钢HR3C。最后还对核聚变反应堆候选结构材料—超洁净低活化马氏体钢(SCRAM钢)进行了离子辐照析出行为的研究。 1、对镍壤合金C-276在不同的辐照温度条件下进行不同剂量(0.28dpa～82.5dpa)的氩离子辐照,在500℃下对C-276合金进行了4.5dpa的自离子(Ni离子)辐照。主要利用透射电子显微镜研究了辐照后样品微观结构的变化,结果表明：低剂量(0.83dpa-2.75dpa)辐照后出现了黑斑缺陷；高剂量(6dpa-27.5dpa)辐照后出现了高密度大尺寸的位错环；82.5dpa高剂量的辐照后,大尺寸的晶粒碎化成为亚晶粒,亚晶粒的尺寸分别通过透射电镜和掠入射小角度X射线衍射测出。还利用原子力显微镜表征了C-276合金在室温下进行不同剂量辐照后的表面损伤情况。高温Ni离子辐照也导致了高密度的位错环出现,位错环的主要类型分别为(a/3)<111>和(a/2)<110>类型。 2、在高温条件下对镍基合金...
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
论文创新点
目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 核材料简介
1.2.1 核燃料
1.2.2 燃料包壳材料
1.2.3 反应堆压力容器材料
1.2.4 聚变反应堆的第一壁材料
1.3 超临界水冷堆与其候选材料
1.4 核聚变反应堆与其候选材料
1.5 辐照损伤的基本知识
1.5.1 辐照导致的晶体缺陷
1.5.2 离子模拟中子辐照损伤
1.5.3 离子辐照和中子辐照的对比
1.5.4 辐照导致的偏析和析出
1.6 离子辐照损伤的实验设备和表征仪器
1.6.1 离子辐照的实验设备：200keV注入机
1.6.2 离子辐照损伤的实验表征仪器
1.7 本文的研究内容和安排
第二章 超临界水冷堆候选材料：镍基合金C-276和718的离子辐照损伤研究
2.1 引言
2.2 镍基合金C-276的离子辐照损伤研究
2.2.1 实验样品的准备和离子辐照及表征实验
2.2.1.1 实验样品的准备
2.2.1.2 离子辐照实验和表征方法
2.2.2 镍基合金C-276在室温下的氩离子辐照损伤研究
2.2.2.1 辐照导致黑斑缺陷的出现
2.2.2.2 辐照导致大尺寸位错环的出现
2.2.2.3 辐照导致亚晶粒的出现
2.2.2.4 辐照导致镍基合金C-276表面的变化
2.2.3 镍基合金C-276的高温氩离子辐照损伤研究
2.2.3.1 TEM表征镍基合金C-276在高温氩离子辐照后的微观结构变化
2.2.3.2 位错环尺寸的实验结果与理论模拟的对比
2.2.4 镍基合金C-276在500℃下的自离子辐照损伤研究
2.2.5 小结
2.3 高温氩离子辐照对镍基合金718的强化析出相的影响
2.3.1 样品的制备和辐照实验
2.3.2 辐照导致析出相变化的结果和讨论
2.3.3 小结
第三章 超临界水冷堆候选材料：铁素体/马氏体P92钢离子辐照损伤研究
3.1 引言
3.2 样品的制备和离子辐照实验
3.2.1 样品的制备
3.2.2 样品的辐照实验
3.2.3 样品的表征方法
3.3 铁索体/马氏休P92钢在室温下的氩离子辐照损伤研究
3.3.1 X射线衍射(XRD)和选区电子衍射(SAED)结果分析
3.3.2 透射电子显微镜的表征
3.3.2.1 基体中碳化物的演变
3.3.2.2 基体的演变
3.3.2.3 TEM-EDX的结果
3.4 铁索体/马氏体P92钢在高温下的氩离子辐照损伤研究
3.4.1 高温辐照下基体中碳化物的演变
3.4.2 高温辐照下基体中细小碳化物的重新析出
3.4.3 高温辐照下基体中辐照肿胀现象出现
3.4.4 扫面电子显微镜和原子力显微镜对样品表面损伤情况的分析
3.5 本章小结
3.5.1 室温条件下氩离子对P92钢辐照损伤研究结论
3.5.2 高温条件下氩离子对P92钢辐照损伤研究结论
第四章 超临界水冷堆候选材料：奥氏体不锈钢HR3C在高温条件下的辐照损伤研究
4.1 引言
4.2 样品的制备和离子辐照实验
4.3 实验结果和讨论
4.3.1 较低的辐照温度(290℃)下HR3C钢的微观结构的变化
4.3.2 较高辐照温度下(550℃)HR3C钢中析出物的演变行为
4.3.3 高温高剂量的辐照导致氩泡的出现
4.4 本章小结
第五章 核聚变反应堆候选结构材料：低活化铁素体/马氏体钢(SCRAM钢)的辐照析出行为研究
5.1 引言
5.2 样品的制备和辐照实验
5.3 实验结果和讨论
5.3.1 SCRAM钢中Ti元素的添加对析出行为的影响
5.3.2 位移损伤对析出行为的影响机制
5.3.3 注入氢离子对辐照析出行为的影响
5.4 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
攻读博士学位期间发表的文章和专利
致谢
本文编号：3762003
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
论文创新点
目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 核材料简介
1.2.1 核燃料
1.2.2 燃料包壳材料
1.2.3 反应堆压力容器材料
1.2.4 聚变反应堆的第一壁材料
1.3 超临界水冷堆与其候选材料
1.4 核聚变反应堆与其候选材料
1.5 辐照损伤的基本知识
1.5.1 辐照导致的晶体缺陷
1.5.2 离子模拟中子辐照损伤
1.5.3 离子辐照和中子辐照的对比
1.5.4 辐照导致的偏析和析出
1.6 离子辐照损伤的实验设备和表征仪器
1.6.1 离子辐照的实验设备：200keV注入机
1.6.2 离子辐照损伤的实验表征仪器
1.7 本文的研究内容和安排
第二章 超临界水冷堆候选材料：镍基合金C-276和718的离子辐照损伤研究
2.1 引言
2.2 镍基合金C-276的离子辐照损伤研究
2.2.1 实验样品的准备和离子辐照及表征实验
2.2.1.1 实验样品的准备
2.2.1.2 离子辐照实验和表征方法
2.2.2 镍基合金C-276在室温下的氩离子辐照损伤研究
2.2.2.1 辐照导致黑斑缺陷的出现
2.2.2.2 辐照导致大尺寸位错环的出现
2.2.2.3 辐照导致亚晶粒的出现
2.2.2.4 辐照导致镍基合金C-276表面的变化
2.2.3 镍基合金C-276的高温氩离子辐照损伤研究
2.2.3.1 TEM表征镍基合金C-276在高温氩离子辐照后的微观结构变化
2.2.3.2 位错环尺寸的实验结果与理论模拟的对比
2.2.4 镍基合金C-276在500℃下的自离子辐照损伤研究
2.2.5 小结
2.3 高温氩离子辐照对镍基合金718的强化析出相的影响
2.3.1 样品的制备和辐照实验
2.3.2 辐照导致析出相变化的结果和讨论
2.3.3 小结
第三章 超临界水冷堆候选材料：铁素体/马氏体P92钢离子辐照损伤研究
3.1 引言
3.2 样品的制备和离子辐照实验
3.2.1 样品的制备
3.2.2 样品的辐照实验
3.2.3 样品的表征方法
3.3 铁索体/马氏休P92钢在室温下的氩离子辐照损伤研究
3.3.1 X射线衍射(XRD)和选区电子衍射(SAED)结果分析
3.3.2 透射电子显微镜的表征
3.3.2.1 基体中碳化物的演变
3.3.2.2 基体的演变
3.3.2.3 TEM-EDX的结果
3.4 铁索体/马氏体P92钢在高温下的氩离子辐照损伤研究
3.4.1 高温辐照下基体中碳化物的演变
3.4.2 高温辐照下基体中细小碳化物的重新析出
3.4.3 高温辐照下基体中辐照肿胀现象出现
3.4.4 扫面电子显微镜和原子力显微镜对样品表面损伤情况的分析
3.5 本章小结
3.5.1 室温条件下氩离子对P92钢辐照损伤研究结论
3.5.2 高温条件下氩离子对P92钢辐照损伤研究结论
第四章 超临界水冷堆候选材料：奥氏体不锈钢HR3C在高温条件下的辐照损伤研究
4.1 引言
4.2 样品的制备和离子辐照实验
4.3 实验结果和讨论
4.3.1 较低的辐照温度(290℃)下HR3C钢的微观结构的变化
4.3.2 较高辐照温度下(550℃)HR3C钢中析出物的演变行为
4.3.3 高温高剂量的辐照导致氩泡的出现
4.4 本章小结
第五章 核聚变反应堆候选结构材料：低活化铁素体/马氏体钢(SCRAM钢)的辐照析出行为研究
5.1 引言
5.2 样品的制备和辐照实验
5.3 实验结果和讨论
5.3.1 SCRAM钢中Ti元素的添加对析出行为的影响
5.3.2 位移损伤对析出行为的影响机制
5.3.3 注入氢离子对辐照析出行为的影响
5.4 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
攻读博士学位期间发表的文章和专利
致谢
本文编号：3762003
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3762003.html
