辐照对CuCrZr合金微观组织结构与性能的影响

发布时间：2023-03-31 21:14

　　本文以核聚变作为未来主要能源为背景,针对偏滤器部位所用的热沉材料,即CuCrZr合金,研究辐照对合金微观组织和性能的影响。采用磁控溅射技术在CuCrZr合金表面制备钨薄膜。研究溅射功率、溅射气压、溅射时间对钨薄膜晶体结构、沉积速率、薄膜残余应力、钨薄膜与基体结合力的影响。之后采用理论与实验相结合的方法,分别研究等离子体与材料相互作用。模拟研究CuCrZr合金在高能量氢等离子体作用下,粒子入射能量对材料内部损伤和粒子分布情况的影响;实验研究氦等离子体入射能量和剂量与材料表面损伤的关系,并对CuCrZr合金表面损伤机理进行分析。主要结果如下:溅射功率对薄膜晶体结构和残余应力有较大影响,溅射功率在25.0-75.0W时,随着溅射功率增加,钨薄膜结构由β-W向α-W转变,晶面择优生长方向由(210)向(110)转变,溅射工艺对薄膜与基体结合力影响较为显著。本底真空度为2.5×10^-3Pa,Ar为工作气体,溅射功率25.0W,溅射气压0.50Pa,溅射时间30min,溅射过程中对基底加热,加热温度为100℃,制备的薄膜致密度和与基体结合性能良好,作为辐照处理的样品。模拟质子...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 偏滤器工作环境介绍
        1.1.1 材料在高热负荷下的损伤行为
        1.1.2 材料在粒子辐照下的损伤行为
        1.1.3 材料在热与粒子辐照下的损伤行为
    1.2 偏滤器材料的选择
        1.2.1 面向等离子体材料
        1.2.2 钨和铜合金成形技术
    1.3 CuCrZr合金介绍
    1.4 研究目的及意义
    1.5 本文研究内容
第二章 模拟方法与实验方案
    2.1 SRIM-2013程序模拟方法的介绍
    2.2 材料的选择与处理
    2.3 磁控溅射镀膜系统装置介绍
    2.4 磁控溅射制备W/CuCrZr合金
    2.5 高密度直线等离子体装置介绍
    2.6 CuCrZr合金及W/CuCrZr合金的辐照工艺
    2.7 材料的结构与形貌表征
        2.7.1 X射线衍射仪
        2.7.2 扫描电子显微镜
        2.7.3 原子力显微镜
        2.7.4 维氏硬度计
    2.8 实验流程图
第三章 CuCrZr合金质子辐照效应的模拟研究
    3.1 计算参数设置
    3.2 位移损伤判据
    3.3 阻止本领
    3.4 能量损失
    3.5 质子入射深度与分布
    3.6 辐照损伤
    3.7 本章小结
第四章 直流磁控溅射制备钨薄膜
    4.1 引言
    4.2 溅射功率对钨薄膜的影响
        4.2.1 功率对钨薄膜晶体结构的影响
        4.2.2 功率对钨薄膜沉积速率的影响
        4.2.3 功率对钨薄膜与基体间结合力的影响
    4.3 溅射气压对钨薄膜的影响
        4.3.1 溅射气压对钨薄膜晶体结构的影响
        4.3.2 溅射气压对钨薄膜沉积速率的影响
        4.3.3 溅射气压对钨薄膜与基体间结合力的影响
    4.4 溅射时间对钨薄膜的影响
        4.4.1 溅射时间对钨薄膜晶体结构的影响
        4.4.2 溅射时间对钨薄膜沉积速率的影响
        4.4.3 溅射时间对钨薄膜与基体间结合力的影响
    4.5 钨膜的成分分析
    4.6 本章小结
第五章 辐照对CuCrZr合金及W/CuCrZr合金的影响
    5.1 入射能量对材料微观组织和结构的影响
    5.2 辐照剂量对材料微观组织和结构的影响
    5.3 辐照对材料显微硬度的影响
    5.4 本章小结
第六章 总结
致谢
参考文献
附录



本文编号：3775801