【摘要】：ITER裝置中面向等離子體材料需要承受高熱載荷。強熱效應會造成材料表面的熔融和汽化,改變材料的表面形貌、微觀結構和力學性能。因此,研究材料的耐熱效應和耐熱沖擊具有重要意義。強流脈沖離子束和壓縮等離子體流具有短脈沖、強熱等特點,可以很好的模擬反應堆的強熱輻照環(huán)境。本文利用強脈沖離子束(HIPIB)和能量密度更高的壓縮等離子體流(CPF)對金屬Mo、金屬W和Zr_(55.8)Al_(19.4)Co_(17.36)Cu_(7.44)金屬玻璃進行輻照。分析強流脈沖離子束和壓縮等離子體流輻照前后金屬Mo、W及金屬玻璃的表面形貌、微觀結構和力學性能變化。研究不同熱輻照技術和不同輻照參數(shù)對材料表面形貌和力學性能的影響。HIPIB輻照金屬Mo時,在1.6-2.5 J/cm~2能量密度下金屬Mo表面出現(xiàn)裂紋和“熔坑”。X射線衍射結果顯示,壓應力導致金屬Mo的衍射峰均向高角度偏移。透射電子顯微鏡觀察到,金屬Mo在局部形成了少量Mo_2C相。離子束會在材料內產(chǎn)生應力和新相。HIPIB輻照后,金屬材料和Zr基非晶的硬度值均下降,能量密度比脈沖次數(shù)對硬度值影響更大,強烈的熱效應是硬度下降的主要原因。在硬度比率曲線上觀察到離子射程內曲線的不規(guī)則波動;使用Nix-Gao模型計算得到表征離子射程內硬度的宏觀硬度值,發(fā)現(xiàn)低能量密度低次數(shù)輻照后材料的宏觀硬度值接近或略大于原始樣品。離子束會對材料硬度產(chǎn)生影響,但熱效應的作用更強,材料的硬度值整體下降。使用具有更高能量密度的CPF輻照金屬W和金屬Mo后,金屬表面熔融,形成波紋狀形貌和裂紋。金屬表面沒有形成熔融形貌的情況下,熱效應的作用使金屬硬度下降。表面熔融會增加材料表面的粗糙度,導致材料在幾百納米深度范圍內硬度增加,隨著壓痕深度的增加,金屬的硬度值受熱效應影響下降。實驗證明,強熱輻照的熱效應會降低材料硬度值。通過硬度變化比率曲線及Nix-Gao模型觀察到,離子束會對材料硬度產(chǎn)生影響。在材料表面沒有形成熔融形貌的情況下,強熱輻照后材料的硬度值整體下降,熱效應的影響遠遠大于離子束的影響。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TL631.24

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本文編號：2765459