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。     

高温氘离子辐照对低活化钢微观结构的影响

材料问题是可控核聚变能否实现商业应用从而解决人类能源问题的"瓶颈"之一。低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢具有良好的抗辐照性能,被普遍认为是新一代聚变反应堆的候选结构材料之一。在聚变堆环境下,材料不仅会受到高能中子辐照而且氘氚也可能进入材料中。为了研究氘离子以及辐照对低活化钢的微观结构的影响,采用CLAM钢(一种RAFM钢)和FeCr模型合金,在500℃下进行58keV氘离子辐照,利用高分辨透射电镜对比分析辐照前后材料微观结构的变化,研究辐照及氘离子对低活化钢的影响。结果表明:高温氘离子辐照不仅在材料中产生大量的缺陷和缺陷集团,同时还可能产生辐照诱导析出。而CLAM钢中原有的析出物经高温离子辐照后并没有发生非晶化,对其原因进行了讨论。     

Ti/AlN/Ti/AlN复合涂层的制备和阻氘性能研究

为提高AlN涂层的稳定性和阻氚性能,提出“Ti-AlN”复合结构涂层。采用磁控溅射法在316L不锈钢基体表面制备了结构致密、总厚度约500 nm的Ti/AlN/Ti/AlN复合涂层。对涂层样品进行不同的真空热处理后,采用SEM、XRD、AES等手段分析涂层样品在热处理前后的微观形貌和结构变化,并对样品在200-600 ℃的阻氘性能进行测试和分析。结果表明,仅热处理温度为760 ℃时,Ti-AlN界面反应生成少量的Al3Ti相。在所有涂层样品中,热处理温度为700 ℃、升温速率为1.5 ℃/min的复合涂层表现出最优的阻氘性能,其600 ℃的PRF（Permeation Reduction Factor）高达536。当热处理温度升高至760 ℃或升温速率达到2.5 ℃/min时,表层AlN层的开裂程度更为严重,并导致涂层的阻氘性能显著降低。另外,所有涂层样品的PRF（阻氘性能）均随渗透温度的降低而急剧减小,表明氘气渗透过程中的温度变化会导致复合涂层阻氘性能失效。     

外延BiFeO3薄膜的TEM显微结构表征

外延BiFeO3薄膜中丰富的结构与特殊的性能一直是近年来研究的热点.显微结构的研究不仅可以帮助人们进一步认识BiFeO3的结构信息,还可以帮助人们深入了解BiFeO3结构与性能间的关系,开拓新的应用领域.本文利用球差校正高分辨透射电子显微镜对外延在LaAlO3过渡层/Si基底上的BiFeO3薄膜进行研究.通过原子尺度的定量分析,在应力状态复杂区域观察到类菱方相、应力释放后恢复的菱方相以及拉应力状态下c/a值小于1的类菱方相,并在该区域观察到109°铁电畴,且畴间存在4.4°的畸变夹角.还观察到比较大的c/a比.     

牛津大学本科材料专业课教学模式

介绍了牛津大学本科材料专业课教学模式,并结合中国材料专业本科教学现状,从教学大纲、教学模式等方面进行了比较。希望引起对中国材料专业人才培养模式的思考。     

25Cr35Ni耐热合金表面结焦机制

分析了２５Ｃｒ３５Ｎｉ耐热合金表面的沉积焦炭,探讨了灰的形成机理。结果表明,遄分为三种类型,即丝状焦炭、层片状炭和颗粒状焦崦;局域丝状焦崦的沉积与材料表面化学成分必切相关,其变形成和生长本质上不受材料成分的影响;丝状焦 生长促进材料表面继续结焦和渗碳,而非焦炭的沉积一定程度地抑制催化灰的继续形成和发展,进而减轻材料的碳侵蚀程度。     

自组织纳米复合薄膜BiFeO3-CoFe2O4的微结构与相成分

采用先进电子显微术在原子尺度研究了(001)单晶SrTiO₃衬底上生长的纳米复合薄膜0.65BiFcO₃-0.35CoFe₂O₄的组织形态以及界面结构.BiFeO₃(BFO)和CoFe₂O₄(CFO)两相在外延生长过程中自发相分离,形成自组织的复合纳米结构.磁性尖晶石CFO呈方块状均匀分布于铁电钙钛矿BFO基体中,并沿[001)1]方向外延生长,形成垂直的柱状纳米结构.两相具有简单的立方-立方取向关系,即[001]_BFO//[001]_CFO和(100)_BFO//(100)_CFO,且界面为{110}晶面.薄膜表面起伏不平,形成CFO{111}小刻面而BFO则为平整的(001)表面.能谱分析结果表明各相成分均匀分布并无明显的元素互扩散发生.      

HP耐热钢裂解炉管服役弱化的组织特征及其成因

在分析测试服役HP耐热钢裂解炉管的基础上,探讨了使用过程中炉管内壁材质的弱化机制、结果表明,炉管内壁亚表层贫碳化物区及内部渗碳区的形成及加深主要与表面氧化层的剥落和重建、晶间氧化区的形成、碳及合金元素在基体中的扩散速度以及形成碳化物的临界碳浓度cmax密切相关;丝状催化焦炭的形成与发展促进了炉管内壁组织弱化,而非催化气相焦炭的沉积在一定程度上抑制了材料的弱化;反复的结焦和清焦是促使炉管内壁材质弱化的主要原因.     

磁控溅射Fe-N薄膜的微结构研究

采用薄膜技术制备的磁头具有较高的灵敏度 ,同时还可有效地缩小磁头尺寸 ,提高磁记录密度。良好的磁头材料要有较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力。Ｆｅ Ｎ薄膜具有较好的磁学性能及比纯Ｆｅ高的耐腐蚀性和耐磨损性 ,因而近年来得到了广泛的研究。但研究者们大都致力于Ｆｅ Ｎ薄膜的制备及性能的研究[1,2 ] ,对其微观结构的研究则较少。本文利用透射电镜研究了Ｆｅ Ｎ薄膜的微观结构 ,为进一步优化性能提供依据。采用反应射频磁控溅射沉积技术合成Ｆｅ Ｎ薄膜。Ｆｅ靶纯度为 99 99%。 (10 0 )单晶Ｓｉ片作为衬底 ,表面有一氧化层存在。沉积…     

高温注氢对钒合金微观结构的影响

研究了500℃高温条件下注氢对V-4Cr、V-4Ti和V-4Cr-4Ti三种合金微观结构的影响.在注氢实验之前,V-4Cr合金的基体清晰干净,而V-4Ti和V-4Cr-4Ti两种合金的基体中则出现很多相互平行和垂直的针状析出相,且大部分析出相周围都存在着位错.在500℃注氢实验之后,V-4Cr合金基体中出现大量的分布不均的黑色点状缺陷和缺陷簇,而V-4Ti和V-4Cr-4Ti两种合金的基体中除产生点状缺陷外,还出现高密度的气泡,且V-4Cr-4Ti合金中气泡的平均尺寸要稍小一些.另外,V-4Ti和V-4Cr-4Ti合金基体中原有的析出相在注氢实验之后都发生不同程度的溶解.在观察V-4Cr-4Ti合金基体中气泡分布规律时发现,在距离晶界25 nm的范围内几乎看不到气泡的存在,由此推断晶界的存在可以抑制氢气泡等辐照缺陷的产生.