本文選題：Ni基合金 + 離子輻照��； 參考：《中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）》2015年博士論文

【摘要】：當(dāng)今社會伴隨經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人口數(shù)量的迅速膨脹，對能源的需求也越來越大。低碳經(jīng)濟和綠色能源也是今后全球發(fā)展的總趨勢，因而建造安全高效的核反應(yīng)堆是解決當(dāng)前能源和環(huán)境問題的最好辦法。研制第四代核裂變堆之一的釷基熔鹽反應(yīng)堆（TMSR），一方面基于我國有豐富的釷資源，可為核燃料長期供給提供保障；另一方面熔鹽堆與通常的壓水堆相比有熱轉(zhuǎn)換效率高、核燃料在線處理、固有安全性以及無水冷卻等優(yōu)點。釷基熔鹽堆的核燃料與熔融的氟鹽溶為一體，熔鹽本身具有良好的傳熱性，但同時也具體較強的腐蝕性，另外熔鹽的運行管道和堆殼體還要經(jīng)受中子、α離子等的輻照，所以熔鹽堆堆芯容器、熔鹽回路等結(jié)構(gòu)材料的選擇是關(guān)系反應(yīng)堆安全關(guān)鍵問題，關(guān)系著熔鹽堆的命運。 Ni基合金（Hastelloy-N）因具有良好的耐腐蝕以及抗輻照性質(zhì)上世紀(jì)在美國被選為反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)及回路材料，但國產(chǎn)Ni基合金（類Hastelloy-N）的性能仍在測試過程中，因此，研究長時間的高溫腐蝕及帶電離子的輻照損傷對國產(chǎn)Ni基合金性能的影響至關(guān)重要。另一方面，材料的微觀結(jié)構(gòu)決定了材料的宏觀性能，長期服役于熔鹽反應(yīng)堆的合金材料，在受到熔鹽腐蝕以及中子、各種離子及射線的輻照作用下，其微觀結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，從而影響合金的性能，進而關(guān)系到反應(yīng)堆的安全運行。 本論文中合金的腐蝕實驗是在自主搭建的帶有冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的管式加熱爐以及箱式加熱爐中進行的，從腐蝕損傷和離子輻照損傷兩個方面研究國產(chǎn)Ni基合金損傷的宏觀特征和微觀變化以及其協(xié)同損傷效應(yīng)，探究合金損傷的機理。采用掃描電鏡、失重測量、質(zhì)子微探針（SPM）等多種手段，對國產(chǎn)Ni基合金在FLiNaK (LiF NaF KF:46.5 11.5 42mol%)熔鹽中經(jīng)相同時間、不同溫度的腐蝕行為進行研究。結(jié)果表明，合金單位面積的失重曲線顯示隨著腐蝕溫度的升高（600℃到900℃），腐蝕失重增加，但增加速率下降。腐蝕深度也隨著腐蝕溫度的增加而增加。腐蝕區(qū)域均出現(xiàn)了Mo元素的富集以及Cr元素的流失現(xiàn)象；腐蝕后的合金表面的晶界結(jié)構(gòu)明顯加寬并顯現(xiàn)出來，晶粒尺寸隨著腐蝕溫度的升高出現(xiàn)先細(xì)化后粗化的現(xiàn)象。較高溫度(800℃、900℃)的腐蝕，在合金表面有Mo為主成分的析出物出現(xiàn)，，尤其在晶界處更為明顯。當(dāng)腐蝕實驗中有雜質(zhì)（水、氧等）參與時，會明顯加劇熔鹽對合金的腐蝕。 在輻照損傷研究方面，分別用不同能量的質(zhì)子、氙離子作為輻照源研究國產(chǎn)Ni基合金的輻照效應(yīng)。用7MeV和2MeV的氙離子輻照合金，輻照損傷劑量在0.5dpa-8dpa之間，結(jié)合SEM、TEM、慢正電子符合多普勒展寬譜（CDB）及納米壓痕等技術(shù)表征輻照后合金樣品的力學(xué)性能以及微觀結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，氙離子輻照后的合金樣品出現(xiàn)硬化，并且隨著輻照劑量的增加，硬度增加但硬化速率逐漸趨于飽和；對比不同輻照損傷速率下相同劑量的輻照，低損傷速率的輻照使合金硬化更加明顯。微觀結(jié)構(gòu)方面，CDB結(jié)果顯示S參數(shù)隨輻照劑量增大略有增長，表明輻照產(chǎn)生了空位型缺陷，但S參數(shù)的最大增長只有2.2%表明空位缺陷尺寸較小，多以單空位型缺陷為主；同時TEM測試結(jié)果表明，低劑量下，隨著劑量的增加，缺陷尺寸逐漸增大成位錯線和位錯環(huán)，但缺陷數(shù)密度降低。另外，不同能量（70keV、3MeV）的質(zhì)子輻照國產(chǎn)Ni基合金研究方面，利用SEM/EDS分析合金輻照后的形貌、元素偏析狀況，發(fā)現(xiàn)70keV的質(zhì)子、注入劑量為8.0×1017ion/cm2的條件下，質(zhì)子輻照使得合金表面明顯變得光滑；3MeV的質(zhì)子、注入劑量為1.3×1018ion/cm2時，合金輻照區(qū)的表面出現(xiàn)了肉眼可見的腫塊以及局部脹裂現(xiàn)象。
[Abstract]:With the rapid development of the economy and the rapid expansion of the population , the demand for energy is increasing . The low - carbon economy and green energy are the main trend of global development in the future . Therefore , the construction of safe and efficient nuclear reactor is the best way to solve the current energy and environmental problems .
On the other hand , the fusion salt reactor has the advantages of high heat conversion efficiency , on - line treatment of nuclear fuel , inherent safety and no water cooling , and the like , and has the advantages of high heat conversion efficiency , online treatment of nuclear fuel , inherent safety and no water cooling .

The microstructure of domestic Ni - based alloy is still under test because of its good corrosion resistance and anti - radiation properties . However , the microstructure of domestic Ni - based alloy is very important to the performance of domestic Ni - based alloy . On the other hand , the microstructure of Ni - based alloy is very important to the performance of domestic Ni - based alloy . On the other hand , the microstructure of Ni - based alloy is changed by the irradiation of molten salt and neutrons , ions and rays , thus affecting the performance of the alloy and the safety operation of the reactor .

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本文編號：2074693