在核反應堆中,碳/碳復合材料會受到核裂變反應產(chǎn)物的輻照影響,造成輻照損傷,引起材料尺寸、結(jié)構(gòu)、性能等方面的變化。本論文在室溫下采用30 keV的輻照能量,不同輻照劑量的He²⁺離子對碳/碳復合材料進行輻照,通過偏光顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察樣品橫截面的微觀結(jié)構(gòu),研究發(fā)現(xiàn)樣品存在孔隙和裂紋,樣品受到輻照后,在碳纖維和熱解碳之間產(chǎn)生縫隙。通過原子力顯微鏡研究樣品同一區(qū)域的粗糙度,發(fā)現(xiàn)輻照后樣品表面變得更光滑。 

【文章來源】：廣州化工. 2020,48(14)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

SRIM軟件模擬He2+入射靶材的深度分布圖

圖2(a)、(b)是瀝青基碳/碳復合材料的偏光顯微鏡圖像,其中圖2(a)是纖維徑向的橫截面,可以看出在熱解碳和碳纖維之間有大量孔洞,碳纖維在石墨化高溫處理后,呈現(xiàn)裂開的形態(tài),熱解碳可以包圍碳纖維,碳纖維的直徑約為70 μm;圖2(b)是纖維軸向的橫截面,可以清楚的看出碳纖維有斷裂的現(xiàn)象,并且碳纖維整齊的排列在基體碳中。圖2(c)、(d)是PAN基碳/碳復合材料的偏光顯微鏡圖像,圖2(c)、(d)分別是纖維徑向和軸向的橫截面,可以看出碳纖維整齊的排列在一起,與瀝青基碳纖維不同,沒有裂開的現(xiàn)象,纖維的直徑也小很多,為7 μm左右,PAN基碳/碳復合材料是二維材料,每層碳纖維束呈90°排列,在排列的交界處有熱解碳填充,同時也起到粘結(jié)劑的作用,這種排列方式增強了材料的強度。圖3表示PAN基碳/碳復合材料的掃描電鏡顯微圖,每張圖像都是纖維徑向的橫截面,圖3(a)表示輻前照的樣品圖像,此時碳纖維和熱解碳之間的縫隙還比較小;圖3(b)、(c)、(d)分別表示輻照劑量是1×1013 ions/cm2;1×1014 ions/cm2;1×1015 ions/cm2,通過比較可以看出,隨著劑量的增加,碳纖維和熱解碳逐漸分離,這是因為低溫離子輻照會導致碳纖維和熱解碳兩種材料的收縮率不同,因此,在碳纖維和熱解碳之間的縫隙變大。

圖3表示PAN基碳/碳復合材料的掃描電鏡顯微圖,每張圖像都是纖維徑向的橫截面,圖3(a)表示輻前照的樣品圖像,此時碳纖維和熱解碳之間的縫隙還比較小;圖3(b)、(c)、(d)分別表示輻照劑量是1×1013 ions/cm2;1×1014 ions/cm2;1×1015 ions/cm2,通過比較可以看出,隨著劑量的增加,碳纖維和熱解碳逐漸分離,這是因為低溫離子輻照會導致碳纖維和熱解碳兩種材料的收縮率不同,因此,在碳纖維和熱解碳之間的縫隙變大。2.2 粗糙度分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ar離子輻照C/C復合材料的表面結(jié)構(gòu)研究[J]. 楊靜怡,閆隆,懷平.  核技術. 2014(05)

博士論文
[1]核石墨的離子輻照效應及熔鹽浸滲特性研究[D]. 張寶亮.山東大學 2015

碩士論文
[1]C/C復合材料離子束輻照的微觀結(jié)構(gòu)表征[D]. 楊靜怡.中國科學院研究生院（上海應用物理研究所） 2014



本文編號：3318137