本文以核聚變作為未來主要能源為背景,針對偏濾器部位所用的熱沉材料,即CuCrZr合金,研究輻照對合金微觀組織和性能的影響。采用磁控濺射技術在CuCrZr合金表面制備鎢薄膜。研究濺射功率、濺射氣壓、濺射時間對鎢薄膜晶體結構、沉積速率、薄膜殘余應力、鎢薄膜與基體結合力的影響。之后采用理論與實驗相結合的方法,分別研究等離子體與材料相互作用。模擬研究CuCrZr合金在高能量氫等離子體作用下,粒子入射能量對材料內(nèi)部損傷和粒子分布情況的影響;實驗研究氦等離子體入射能量和劑量與材料表面損傷的關系,并對CuCrZr合金表面損傷機理進行分析。主要結果如下:濺射功率對薄膜晶體結構和殘余應力有較大影響,濺射功率在25.0-75.0W時,隨著濺射功率增加,鎢薄膜結構由β-W向α-W轉變,晶面擇優(yōu)生長方向由(210)向(110)轉變,濺射工藝對薄膜與基體結合力影響較為顯著。本底真空度為2.5×10^-3Pa,Ar為工作氣體,濺射功率25.0W,濺射氣壓0.50Pa,濺射時間30min,濺射過程中對基底加熱,加熱溫度為100℃,制備的薄膜致密度和與基體結合性能良好,作為輻照處理的樣品。模擬質子...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 偏濾器工作環(huán)境介紹
        1.1.1 材料在高熱負荷下的損傷行為
        1.1.2 材料在粒子輻照下的損傷行為
        1.1.3 材料在熱與粒子輻照下的損傷行為
    1.2 偏濾器材料的選擇
        1.2.1 面向等離子體材料
        1.2.2 鎢和銅合金成形技術
    1.3 CuCrZr合金介紹
    1.4 研究目的及意義
    1.5 本文研究內(nèi)容
第二章 模擬方法與實驗方案
    2.1 SRIM-2013程序模擬方法的介紹
    2.2 材料的選擇與處理
    2.3 磁控濺射鍍膜系統(tǒng)裝置介紹
    2.4 磁控濺射制備W/CuCrZr合金
    2.5 高密度直線等離子體裝置介紹
    2.6 CuCrZr合金及W/CuCrZr合金的輻照工藝
    2.7 材料的結構與形貌表征
        2.7.1 X射線衍射儀
        2.7.2 掃描電子顯微鏡
        2.7.3 原子力顯微鏡
        2.7.4 維氏硬度計
    2.8 實驗流程圖
第三章 CuCrZr合金質子輻照效應的模擬研究
    3.1 計算參數(shù)設置
    3.2 位移損傷判據(jù)
    3.3 阻止本領
    3.4 能量損失
    3.5 質子入射深度與分布
    3.6 輻照損傷
    3.7 本章小結
第四章 直流磁控濺射制備鎢薄膜
    4.1 引言
    4.2 濺射功率對鎢薄膜的影響
        4.2.1 功率對鎢薄膜晶體結構的影響
        4.2.2 功率對鎢薄膜沉積速率的影響
        4.2.3 功率對鎢薄膜與基體間結合力的影響
    4.3 濺射氣壓對鎢薄膜的影響
        4.3.1 濺射氣壓對鎢薄膜晶體結構的影響
        4.3.2 濺射氣壓對鎢薄膜沉積速率的影響
        4.3.3 濺射氣壓對鎢薄膜與基體間結合力的影響
    4.4 濺射時間對鎢薄膜的影響
        4.4.1 濺射時間對鎢薄膜晶體結構的影響
        4.4.2 濺射時間對鎢薄膜沉積速率的影響
        4.4.3 濺射時間對鎢薄膜與基體間結合力的影響
    4.5 鎢膜的成分分析
    4.6 本章小結
第五章 輻照對CuCrZr合金及W/CuCrZr合金的影響
    5.1 入射能量對材料微觀組織和結構的影響
    5.2 輻照劑量對材料微觀組織和結構的影響
    5.3 輻照對材料顯微硬度的影響
    5.4 本章小結
第六章 總結
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3775801