本文關(guān)鍵詞：氫同位素在銅及其合金中的滯留滲透行為研究

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【摘要】：純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能,其合金在高溫時(shí)仍能保持較高的強(qiáng)度,析出相粒子可以有效地減弱輻照引起的材料硬化與腫脹行為,因而銅及其合金作為熱沉材料被廣泛用于聚變堆裝置中。聚變裝置中所有與氫同位素接觸的材料都涉及滯留滲透行為,這些行為對(duì)聚變裝置的安全性及經(jīng)濟(jì)性造成了挑戰(zhàn)。國(guó)際上迄今對(duì)于銅與其合金(特別是A1203彌散強(qiáng)化銅合金)的氫同位素滲透滯留行為的研究非常有限,借助熱脫附譜與氣體驅(qū)動(dòng)滲透實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)相應(yīng)的問(wèn)題進(jìn)行研究可以有效地補(bǔ)充銅材料在聚變應(yīng)用中所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。借助熱脫附譜實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)氘氣暴露過(guò)的無(wú)氧銅,鉻鋯銅和進(jìn)口國(guó)產(chǎn)兩種A1203彌散強(qiáng)化銅合金進(jìn)行了熱脫附實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：鉻鋯銅與無(wú)氧銅有一個(gè)脫附峰,兩種彌散銅均有兩個(gè)脫附峰,鉻鋯銅與國(guó)產(chǎn)彌散銅的脫附速率與脫附總量均較進(jìn)口彌散銅要高,進(jìn)口彌散銅又較無(wú)氧銅要高。對(duì)兩種Al203彌散強(qiáng)化銅合金進(jìn)行的氧氮分析發(fā)現(xiàn)：國(guó)產(chǎn)Al203彌散強(qiáng)化銅合金中自由氧的含量較高,結(jié)合熱脫附譜實(shí)驗(yàn)時(shí)四種材料氘水分壓的比較和掃描電子顯微鏡的觀(guān)察可以推測(cè),這可能是國(guó)產(chǎn)A1203彌散強(qiáng)化銅合金脫附速率和脫附總量較高的原因之一。使用TMAP程序模擬了無(wú)氧銅的熱脫附實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)均勻缺陷和表面缺陷的缺陷密度假設(shè)均無(wú)法很好地解釋熱脫附實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。對(duì)比無(wú)氧銅的氘水和氘脫附譜發(fā)現(xiàn)二者釋放峰的變化步調(diào)基本一致,推測(cè)無(wú)氧銅熱脫附時(shí)產(chǎn)生的這個(gè)脫附峰可能與氘水的釋放有關(guān)。本論文還開(kāi)展了氘氣在A(yíng)1203彌散強(qiáng)化銅合金中滲透性能的研究,通過(guò)氣體驅(qū)動(dòng)滲透實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)量了A1203彌散強(qiáng)化銅合金在621 K到803 K溫度范圍內(nèi)的氘滲透率與擴(kuò)散系數(shù)。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)滲透通量與驅(qū)動(dòng)氣體壓強(qiáng)的平方根成正比,滲透率和擴(kuò)散系數(shù)與溫度均滿(mǎn)足于A(yíng)rrhenius關(guān)系式。與純銅,鉻鋯銅文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)三者的滲透率基本一致但A1203彌散強(qiáng)化銅合金擴(kuò)散系數(shù)明顯較低,且在低溫時(shí)更加明顯。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是Al203彌散強(qiáng)化銅合金中具有更多的缺陷密度和更高的氫同位素捕獲勢(shì)能。
【關(guān)鍵詞】：銅合金 氘滲透 熱脫附 脫附速率
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 引言10-13
• 1.2 銅及其合金應(yīng)用與性能研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3 氫同位素在聚變材料中滲透滯留的研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 滲透研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.2 滯留研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容21-24
• 第二章 銅及其合金的滯留性能研究24-46
• 2.1 研究方法24-29
• 2.1.1 氣相充氘與熱脫附譜實(shí)驗(yàn)24-26
• 2.1.2 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀(guān)察微觀(guān)結(jié)構(gòu)26-28
• 2.1.3 氧氮分析測(cè)試28-29
• 2.2 銅及其合金的滯留行為研究29-34
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容29-32
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果32-34
• 2.3 討論34-43
• 2.3.1 Al_2O_3彌散強(qiáng)化銅合金滯留行為分析35-39
• 2.3.2 CuCrZr合金滯留行為分析39-40
• 2.3.3 無(wú)氧銅滯留行為分析40-43
• 2.4 本章小結(jié)43-46
• 第三章 氘在A(yíng)l_2O_3彌散強(qiáng)化銅合金中的滲透行為研究46-59
• 3.1 氫同位素的氣相滲透46-50
• 3.1.1 滲透率Φ的理論推導(dǎo)46-47
• 3.1.2 擴(kuò)散系數(shù)D的理論推導(dǎo)47-49
• 3.1.3 阿累尼烏斯(Arrhenius)經(jīng)驗(yàn)公式與標(biāo)定49-50
• 3.2 氘氣驅(qū)動(dòng)滲透實(shí)驗(yàn)方法50-54
• 3.3 氘氣驅(qū)動(dòng)滲透實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-55
• 3.4 討論55-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 結(jié)論59-61
• 4.1 全文總結(jié)59-60
• 4.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)60
• 4.3 工作展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-68
• 致謝68-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：876624