發(fā)布時(shí)間：2024-03-17 03:30

　　隨著社會(huì)發(fā)展對清潔能源的需要,核能源已經(jīng)成為具有代表性的新能源之一。然而其結(jié)構(gòu)材料由于暴露在極端環(huán)境中,將會(huì)受到大量粒子的沖擊造成輻照損傷,產(chǎn)生空位和間隙原子等離位缺陷以及雜質(zhì)原子(氦)。大部分輻照空位可自發(fā)地得以恢復(fù),而氦(He)原子屬于滿殼層電子結(jié)構(gòu)的惰性原子,不與任何金屬原子結(jié)合�？梢灶A(yù)見,金屬中若存在著這些與基體原子不相容的外來氦原子,其自身聚集長大,或與空位等缺陷的相互作用,必將導(dǎo)致材料不可恢復(fù)的損傷。如何有效提高材料的抗輻照性能是目前面臨的一大挑戰(zhàn)。鋁及其合金作為聚變堆的阻氘涂層,研究其中的氦行為具有工程和科學(xué)意義。本文從晶粒尺寸效應(yīng)和摻雜金屬鎵兩個(gè)方面出發(fā),分別制備了不同晶粒尺寸的鋁(Al)和相同晶粒尺寸的鋁及鋁鎵樣品(Al-1.8 at.%Ga),并對這些樣品在室溫下進(jìn)行了氦等離子體輻照,輻照能量為50 eV,輻照劑量為1.8×1024 He/m2。結(jié)合X射線衍射(XRD)、電子掃描顯微鏡(SEM)、慢束正電子湮沒(SPAS)、透射電鏡(TEM)、熱脫附譜(TDS)等多種分析測試手段,來探索晶粒尺寸效應(yīng)及金屬鎵摻雜對鋁中氦行為的影響。通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,本工作取得的主要結(jié)...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 材料中氦、氘行為研究進(jìn)展
    1.1 研究背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 合金元素的影響
        1.2.2 晶界的影響
        1.2.3 鋁中氫行為研究進(jìn)展
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)及原理
    2.1 樣品制備
        2.1.1 鋁原材料
        2.1.2 鋁鎵合金
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法與原理簡介
        2.2.1 樣品準(zhǔn)備
        2.2.2 金相
        2.2.3 離子束輻照的三維蒙特卡羅方法(IM3D)模擬以及輻照實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇
        2.2.4 等離子體輻照
        2.2.5 氦離子注入
        2.2.6 慢束正電子湮沒(slow positron annihilation,SPAS)
        2.2.7 掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)
        2.2.8 聚焦離子束技術(shù)(Focused ion beam FIB)
        2.2.9 球差透射電子顯微鏡(STEM)
        2.2.10 X射線衍射(X-ray diffraction,XRD)
        2.2.11 X射線光電子能譜分析(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)
        2.2.12 熱脫附譜(thermal desorption spectroscopy,TDS)
第三章 晶粒尺寸對鋁中氦行為影響研究
    3.1 鋁樣品的初始狀態(tài)
        3.1.1 多晶鋁的微觀形貌的金相及掃描電鏡分析
        3.1.2 多晶鋁的表面氧化膜
    3.2 晶粒尺寸對鋁中氦行為的影響
        3.2.1 多晶鋁的XRD分析
        3.2.2 晶粒尺寸對氦輻照后表面形貌的影響
        3.2.3 不同晶粒尺寸Al的正電子湮沒測試
        3.2.4 晶粒尺寸對鋁中氦熱脫附行為的影響
    3.3 小結(jié)
第四章 鎵對鋁中氦行為的影響
    4.1 樣品的初始狀態(tài)
        4.1.1 鋁稼合金成分及微觀形貌分析
        4.1.2 鋁鎵合金的XRD分析
    4.2 氦等離子體輻照后Al-Ga合金的表面形貌
    4.3 鎵對鋁中氦熱脫附行為影響
    4.4 Al及Al-1.8 at.%Ga的正電子湮沒分析
    4.5 Al-1.8 at.%Ga合金中氦行為的TEM分析
    4.6 小結(jié)
第五章 鋁中氘行為研究
    5.1 氘輻照深度分析
        5.1.1 氘輻照后表面氧化膜厚度
        5.1.2 氘輻照鋁中微觀缺陷分析
    5.2 鋁中氘的熱脫附能
    5.3 氘輻照后的微觀形貌
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 本文主要結(jié)論
    6.2 本文研究特色
    6.3 下一步工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3930444