聚變堆第一壁作為面向等離子體部件,其抗熱沖擊和抗熱疲勞性能備受關(guān)注。但由于技術(shù)條件限制,不同材料的連接界面上會(huì)殘留亞微米或納米尺度缺陷,成為界面開裂和疲勞的潛在威脅。由于這種微缺陷難以在線探測,且工程上注重滿足宏觀性能,這方面的研究目前尚未受到足夠的重視。本研究利用分子動(dòng)力學(xué)模型,針對安全性要求高的聚變堆第一壁鎢材料層（面向等離子體材料）和銅層（熱沉材料）的連接界面,先后開展了熱等靜壓參數(shù)影響、界面強(qiáng)化,沖擊波原位消除亞微米/納米尺度缺陷效應(yīng)以及沖擊波在多晶銅內(nèi)的微觀傳播特性等系列研究,主要研究成果如下:1、在等靜壓條件下,提高焊接溫度能加快界面的原子擴(kuò)散速度;而等靜溫條件下,提升焊接壓力會(huì)抑制界面原子擴(kuò)散速度。在高靜壓環(huán)境下,提升溫度對界面原子的擴(kuò)散性能有重要影響。2、材料界面納米化能影響熱等靜壓界面的原子擴(kuò)散進(jìn)程,但最終擴(kuò)散深度取決于焊接溫度。目前熱等靜壓的壓力和溫度條件,無法消除連接界面上的微/納米缺陷。3、在較低的沖擊速度下,單晶材料內(nèi)產(chǎn)生的沖擊波明顯分為前驅(qū)彈性波和后繼塑性波的雙波結(jié)構(gòu)。隨著沖擊強(qiáng)度的增加,塑性波逐漸趕上彈性波,雙波結(jié)構(gòu)消失。晶向差異對沖擊波后區(qū)域及跨晶界后的... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 實(shí)驗(yàn)研究和有限元模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.2 微觀模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
第2章 計(jì)算方法和數(shù)據(jù)處理及誤差分析方法
    2.1 分子動(dòng)力學(xué)的目標(biāo)
    2.2 分子動(dòng)力學(xué)原理
    2.3 初始條件
    2.4 力的計(jì)算
    2.5 邊界條件
    2.6 長程相互作用
    2.7 積分方法
    2.8 熱力學(xué)系綜
    2.9 加速模擬
    2.10 數(shù)據(jù)分析和誤差估計(jì)
    2.11 本章小結(jié)
第3章 熱等靜壓焊接微觀機(jī)制
    3.1 引言
    3.2 外部壓強(qiáng)對熱等靜壓過程的影響
        3.2.1 計(jì)算模型及參數(shù)設(shè)置
        3.2.2 外部壓強(qiáng)對熱等靜壓過程的影響
    3.3 溫度對熱等靜壓過程的影響
    3.4 材料晶向?qū)附舆^程的影響
        3.4.1 計(jì)算模型
        3.4.2 不同晶向計(jì)算結(jié)果比較
    3.5 界面形狀對焊接過程的影響
        3.5.1 計(jì)算模型
        3.5.2 計(jì)算結(jié)果及分析
    3.6 界面存在納米級孔隙
    3.7 本章小結(jié)
第4章 原位消除CuW界面納米級缺陷
    4.1 引言
    4.2 消除界面附近位于Cu一側(cè)的納米級半球型缺陷
        4.2.1 計(jì)算模型及計(jì)算過程
        4.2.2 半球形缺陷的消除過程
        4.2.3 抗疲勞分析
    4.3 缺陷形狀和位置的影響
        4.3.1 計(jì)算模型
        4.3.2 原位消除缺陷的結(jié)果
        4.3.3 熱處理結(jié)果
        4.3.4 熱疲勞分析
    4.4 一種消除納米尺度缺陷的處理途徑
    4.5 本章小結(jié)
第5章 Cu內(nèi)沖擊波跨晶界傳播的應(yīng)力分配機(jī)制
    5.1 引言
    5.2 沖擊波在單晶Cu內(nèi)傳播
        5.2.1 計(jì)算模型
        5.2.2 沖擊波在單晶Cu內(nèi)傳播模擬結(jié)果
    5.3 沖擊波在Cu內(nèi)跨晶界傳播
        5.3.1 計(jì)算模型
        5.3.2 沖擊波在Cu內(nèi)跨晶界傳播模擬結(jié)果和分析
    5.4 多晶界面對于消除缺陷的影響
        5.4.1 計(jì)算模型
        5.4.2 消除半球形缺陷結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]壓力對CuCr25粉末熱等靜壓致密化影響的數(shù)值模擬[J]. 張?jiān)?王發(fā)展.  熱加工工藝. 2018(02)
[2]Deformation and Spallation of Explosive Welded Steels under Gas Gun Shock Loading[J]. 余穎,李超,馬宏昊,祁美蘭,羅勝年.  Chinese Physics Letters. 2018(01)
[3]熱等靜壓在稀有難熔金屬產(chǎn)品制備中的應(yīng)用[J]. 林小輝,李來平,李斌,梁靜,薛建嶸,張小明.  粉末冶金工業(yè). 2017(03)
[4]K4169合金大型薄壁鑄件熱等靜壓試驗(yàn)[J]. 李波,王宇飛,張立新,劉艷,趙劍青.  鑄造. 2016(12)
[5]熱等靜壓對第二代單晶高溫合金DD6顯微組織和力學(xué)性能的影響[J]. 郭會(huì)明,趙云松,鄭帥,許劍偉,張劍,駱宇時(shí),董建新.  材料工程. 2016(10)
[6]SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬[J]. 張志超,王玉敏,李玉芳,柏春光.  材料研究學(xué)報(bào). 2016(05)
[7]熱等靜壓溫度對K438合金顯微組織和高溫力學(xué)性能的影響[J]. 張明軍,姜華,孔金令,陳晶陽,湯鑫,肖程波.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2015(12)
[8]W/CuCrZr合金熱等靜壓焊接[J]. 王欽,楊發(fā)展,朱海龍,練友運(yùn),李宗秦,劉翔,童洪輝,沈麗如.  中國有色金屬學(xué)報(bào). 2015(02)
[9]納米多晶銅中沖擊波陣面的分子動(dòng)力學(xué)研究[J]. 馬文,陸彥文.  物理學(xué)報(bào). 2013(03)
[10]熱等靜壓在鑄造高溫合金領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 邵沖,劉慧淵,李俊濤,馬章林,趙明漢.  材料導(dǎo)報(bào). 2012(19)

博士論文
[1]熱等靜壓法制備CFETR包層第一壁鎢/鋼模塊研究[D]. 王紀(jì)超.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]納米多孔金屬銅沖擊響應(yīng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 趙豐鵬.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]沖擊壓縮下納米多晶金屬塑性及相變機(jī)制的分子動(dòng)力學(xué)研究[D]. 馬文.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]熱等靜壓Ti-47.5Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.2B合金高溫變形行為研究[D]. 鮑穎.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[2]熱等靜壓整體近凈成形Ti6A14V葉盤有限元模擬與性能研究[D]. 黃俊.華中科技大學(xué) 2015
[3]具有功能涂層的Ti6Al4V葉盤熱等靜壓一體化成形工藝研究[D]. 吳言.華中科技大學(xué) 2015
[4]殘留缺陷對鑄造TiAl合金擇優(yōu)取向?qū)悠M織疲勞壽命的影響[D]. 韓波.昆明理工大學(xué) 2015
[5]鈦合金熱等靜壓近凈成形過程數(shù)值模擬及制件性能研究[D]. 藺廣科.華中科技大學(xué) 2012
[6]Be/Cu合金熱等靜壓擴(kuò)散連接工藝和機(jī)理研究[D]. 譚佳梅.重慶大學(xué) 2007



本文編號：3429253