W-Fe-Ni合金中的氘滞留行为

采用气相驱动渗透系统和热脱附试验平台研究了W-Fe-Ni合金中氘的输运行为,获得了氘在合金中的渗透率、扩散系数、溶解度、扩散激活能等参数,进行了合金热充氘及氘热脱附实验,结合微观结构表征及数值模拟,研究了氘在W-Fe-Ni合金中的滞留行为,并建立了氢同位素扩散模型以估算不同形状尺寸的W-Fe-Ni合金中氘滞留量。通过与热脱附实验结果对比,发现使用多物理场数值模拟可以准确地估算W-Fe-Ni合金中氢同位素滞留量。     

氘在钨铜复合材料中的渗透和滞留行为研究

对钨铜复合材料中的氢同位素渗透和滞留行为进行了研究,通过采用气体驱动渗透和热脱附谱测试获得了氘在钨及钨铜复合材料中的渗透率、扩散系数、溶解度及相关活化能数据,并对氘在钨铜复合材料中的渗透和滞留性能进行了分析。结果表明:1)氘在钨铜复合材料中的渗透率比在纯钨中大2～3个数量级;2)在钨铜复合材料中的扩散系数比在纯钨中大5～6个数量级;3)随着复合材料中铜的含量增加,氘的渗透率与扩散系数均呈现增大趋势;4)钨铜复合材料之间的相界面具有氘快扩散通道作用。氘在钨铜复合材料中的溶解度比起纯钨小很多,溶解激活能也更大,说明铜对氘在钨中的固溶可能具有减弱的作用,这与氘在钨铜复合材料中快速扩散的结论一致。在气相热充实验中,因为快速降温使钨铜复合材料中捕获的氘来不及释放,所以钨铜复合材料中氘的表观滞留量比纯钨高约1个数量级。     

基于质谱法的钯氢同位素效应研究

钯因其较强的同位素效应而被广泛应用于氢同位素处理中。利用四极质谱对海绵钯的氕氘分离因子及其影响因素进行了系统研究。通过实验分析了–25~155℃范围内,不同氕氘相对丰度(5%~90%)、氢同位素在固相中溶解度(0.05~0.7)对氕氘分离因子的影响。结合对α相中的氕氘分离因子计算表明:海绵钯的氕氘分离因子随温度的升高而降低,随氘丰度的增加而增加,在α+β及β相中随氢同位素在固相中溶解度的上升而有所增长,在α相则不受氢同位素在固相中溶解度的影响。     

ZrCo合金储放氢同位素研究

研究了ZrCo合金吸收、释放和分离氢同位素的性能,相同温度下,合金吸氘量小于吸氢量,吸放氘平台压力明显高于吸放氢平台压力,说明合金具有良好的同位素效应.对合金吸氢/氘活化动力学曲线的研究表明,合金在首次吸氢/氘过程中表现出明显的同位素效应,但是随着合金的充分活化,这种同位素效应几乎消失.根据ZrCo合金吸放氢的同位素效...     

氦离子预注入对钨中氘滞留行为的影响

利用高能离子注入机和直线等离子体模拟装置,本文研究了高能氦离子预注入对氘等离子体辐照后钨中氘滞留行为的影响。采用FIB-SEM、TEM、GD-OES和TDS等分析方法,分析了氦离子预注入对钨中氘滞留行为的影响。结果表明：氦离子预注入在辐照损伤区域形成大量氦泡,钨经过氘等离子体辐照后,表面的氘泡数量明显低于未经过氦离子预注入的样品。GD-OES分析中可以看到在氦捕获位处氘滞留浓度明显升高,同时氦离子预注入增加了氘在钨中的扩散深度,结合TDS分析可知氦离子预注入增加了氘在钨中的滞留总量,这是由于氦离子预注入后,形成的缺陷又为钨中氘的俘获提供大量新的位点,从而导致钨中的氘滞留量明显提高。     

钨材料中不同来源缺陷对氢同位素滞留影响的最新进展

钨材料中不同来源缺陷对氢同位素滞留的影响是目前聚变材料研究领域的关键问题,本文主要介绍了材料本身固有缺陷、不同类型等离子辐照导致的缺陷和中子辐照导致的缺陷等,分别总结了上述不同来源缺陷对于钨中氢同位素滞留情况的研究进展,为以后相关研究方向提供参考。     

钾掺杂钨合金中气相热充氘的热脱附行为

钾(K)掺杂钨(W)合金已经表现了优异的高温力学性能,成为最有希望的PFMs备选材料之一。为评估氢同位素在W-K合金中的滞留情况,采用放电等离子烧结技术(SPS),制备了纯W及K含量82μg/g的W-K合金,通过气相热充法引入氘(D)元素,考察热脱附行为。研究表明,气相热充氘释放温区从600K延伸至1200K,掺杂K后,D脱附活化能从0.86 eV下降到0.68 eV;纯W样品D滞留量在1×10^-6(原子比)左右,掺杂K后有所提高,但依然大大优于商用ITER级纯W。     

氮等离子体预辐照对钨中氘滞留的影响

利用直线等离子体模拟装置开展氮和氘等离子体注入钨的实验,采用微分干涉差显微镜(DIC)、场发射扫描电子显微镜(SEM)结合聚焦离子束(FIB)以及X射线光电子能谱仪,分别研究氮和氘等离子体辐照前后钨表面成分、形貌和微观组织结构的变化,采用超高真空热脱附系统对氮等离子体预先辐照后钨中氘的捕获状态和滞留总量进行分析。结果表明:经氮辐照后,钨样品表面形成了氮化钨相,进一步注入氘等离子体后其表面起泡增多,氘在钨中的滞留总量升高。这是由于氮化钨相的形成阻碍了氘原子沿表面方向扩散逃逸,使氘原子在钨的亚表面过饱和聚集,导致钨中氘致起泡现象更加明显。     

氕和氘在Pd-8％Y合金膜中的渗透性能研究

研究了氕和氘在Pd-8％Y（原子分数，下同）合金膜中的渗透性能，预测了一定条件下以该合金管为分离膜材料的钯合金膜分离器对氕和氘的分离性能。结果表明：在573K-873K，0．0SMPa-0．40MPa下，氕和氘的渗透通量与压力的平方根成正比，氕和氘的渗透率与温度之间满足阿伦尼乌斯公式；渗透通量与压力数据J=ФAmP^n/tm拟合时。n在0.66左右，表明对于装置所用厚度的钯合金膜。表面过程对氕和氘的渗透率有很大影响；在该温度和压力范围内，如果忽略同位素之间的相互作用，钯合金膜分离器对1：1的氕和氘的分离系数在1，45～1．76之间，分离系数随温度的增高而减小。     

氘在纯钯中的扩散系数与氘陷阱

本文利用了陷阱参数、陷阱密度、陷阱结合能与电化学渗透实验中滞后时间的关系通过实验测出了室温附近气在Pd晶体中的表观扩散系数和晶格扩散系数;并定量获得室温下铸态、退火态、形变态三种不同状态的Pd晶体中上述氘陷阱参数及氘与位错间的交互作用能     

基于弥散强化钨基面向等离子体材料研究进展

重点综述了国内外关于氧化物或碳化物作为强化相的钨基面向等离子体材料的力学性能、氢滞留特性以及辐照损伤,发现制备工艺和强化相含量是影响钨基面向等离子体材料力学性能的主要方面,而均匀分散的强化相颗粒所致使的组织致密化程度更高是钨基材料力学性能提高的主要因素。其次,阐述了晶界和晶内的强化相颗粒分散不均表现出的位移损伤、气泡、绒毛、微裂纹等缺陷都将增加材料对氢同位素的捕获几率,以及等离子体辐照造成的脆化硬化将降低材料的抗热冲击性能。最后分析了近些年弥散强化钨基面向等离子体材料存在的关键基础问题,展望了未来弥散强化钨基材料的主要发展趋势,期望为开发优异的抗高热负荷和辐照损伤的钨基材料方面提供重要参考。     

钨中氘热脱附特性的定量研究

金属钨(W)是未来聚变堆反应环境中面向等离子体的主要候选材料之一,开展W中氢同位素输运和滞留行为的定量研究,对评估钨的服役性能及聚变堆燃料的物料平衡至关重要。本工作采用热脱附谱方法定量研究了多晶W经能量为100 eV/D、注量为3.8×10²⁴ D/m²的D⁺辐照作用后,在不同升温速率下氘的热脱附特性。研究发现,氘的热脱附量在不同升温速率下均为10²² D₂/m²量级,随着升温速率的增大,氘的热脱附峰峰位向高温方向移动。多晶W中氘的热脱附行为符合一级反应特征,钨中空位是氘在钨中的主要俘获态,D原子的热脱附能为1.04 eV。     

蓝钨与紫钨氢还原法生产超细钨粉的比较

在相同的工艺条件下,比较了蓝钨与紫钨氢还原法生产的钨粉的性能差别.结果表明:与蓝钨相比,紫钨生产的钨粉粒度更细更均匀,并且钨粉粒度受装舟量和氢气流量的影响较小.并从原料的微观结构和氢还原机理两方面分析了造成不同原料生产的钨粉粒度和均匀性差别的原因.     

The relationship between the microstructure and thermal diffusivity of plasma-sprayed tungsten coatings

Tungsten and tungsten alloy coatings are candidate materials for plasma facing components of divertor plates in future fusion reactors. In normal operation, the sprayed coatings will be submitted to intense heat fluxes and particle bombardment. This work investigated the relationship between the microstructure of plasma-sprayed tungsten coatings and their thermal diffusivity as determined by the laser flash method. The microstructural investigation was carried out on copper-infiltrated coatings. Such a preparation technique permitted the measurement of the total true contact area between the lamellae within the tungsten coatings. The spraying atmosphere was found to strongly influence the interfacial contact between lamellae and coating thermal diffusivity.     

钛中氢同位素的热脱附谱定量分析研究

通过优化钛的吸氢工艺,成功制备了不同氢氘含量的氢/氘化钛样品;结合XRD分析,给出了钛吸氢前后的晶体结构变化。利用热脱附谱(TDS)技术,通过标准漏孔标定质谱仪的离子流信号强度,实现了钛中氢同位素脱附量的定量测定;TDS法测量结果与压力-体积法测量值之间的绝对误差小于6%。研究结果可为氢能、核能及核技术领域材料中氢同位素含量的准确测量提供有益参考。     

Effect of thermo-mechanical properties of PIM feedstock on compacts shape retention during debinding process

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｍｏｎｇｃｒｉｔｉｃａｌｉｓｓｕｅｓｉｎｔｈｅｐｏｗｄｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｒｅａｒｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄａｖｏｉｄａｎｃｅｏｆｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｒｍａｌｄｅｂｉｎｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｍｉｎｉ ｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅｓｓｅｓｉｎｔｈｅｃｏｍｐａｃｔａｆｔｅｒｄｉｅｆｉｌｌｉｎｇ[1] .Ａｆｔｅｒｍｏｌｄｉｎｇｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｃｏｍｐａｃｔｓｉｓｄｅｐｅｎ ｄｅｎｔｏｎｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅ…     

金属W中辐照缺陷的产生、演化与热回复机制

金属W是核聚变反应堆中面向等离子体部件的主要候选材料。服役期间,钨部件需要承受高温、高通量聚变反应中子轰击带来的辐照级联损伤。这些损伤主要表现为高浓度的点缺陷及团簇。它们与氢氦等离子体、嬗变反应的多种产物相互作用,导致辐照硬化、韧脆转变温度升高、导热能力下降等问题。本文围绕金属W的辐照级联损伤,基于显微缺陷实验表征与材料多尺度模拟计算,系统总结了辐照缺陷的产生、演化与热回复行为及作用机制。这些信息反映了材料中辐照缺陷特征的统计规律,构成定量描述微观损伤组织随时间尺度与空间尺度变化的依据,有利于钨部件性能的预测、服役可靠性评价以及未来新型材料部件的研发。     

面向等离子体材料钨厚涂层的制备及表征

等离子体喷涂技术在面向等离子体材料钨涂层的制备中占据主导地位,本实验采用CuMo/MoW作为涂层的中间过渡层,分别以结晶钨粉和羰基钨粉为原料,用大气等离子体喷涂技术在CuCrZr合金基体(110 mm×130mm)上制备了3-4 mm厚的3种钨涂层.对钨涂层微观组织、力学性能和热学性能研究表明,羰基钨粉制备的钨涂层的综合性能优于结晶钨粉,且薄涂层的结合强度优于厚涂层.优化喷涂工艺后,金相法测得钨涂层孔隙率＜2％,涂层的结合强度最大值为10 MPa,EDS测得氧含量为6％左右,纯钨层热导率最大值为12.52 W/(m.K),涂层氧含量过高导致涂层热导率显著降低.研究表明采用大气等离子体喷涂技术在铜合金上制备3～4mm厚的钨涂层是可行的,该技术可为下一步低成本、高性能厚钨涂层的制备奠定基础.