镍基碳化硅复合材料的辐照性能研究
周晓苓
学位类型硕士
导师徐洪杰
2016
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词镍基合金 离子辐照 氦脆 Tem 离子注量率 氦泡 辐照硬化
摘要熔盐堆内结构材料将面临高温、强中子辐照和强腐蚀等极端服役环境。Hastelloy N合金具有优异的耐氟化物熔盐腐蚀性能,是熔盐堆的主要候选结构材料。然而镍(Ni)的中子吸收截面大,易与中子反应产生氦(He),进而因He在合金晶界处的聚集以及氦泡的形成造成合金的氦脆和肿胀,影响其在熔盐堆中的服役性能。目前已通过粉末冶金的方法成功地将具有优异耐熔盐腐蚀性能的纳米碳化硅颗粒弥散到纯Ni中,制备出镍基碳化硅复合材料,并希望其具有良好的抗高温氦脆及肿胀能力。鉴于此,为了评估此类材料在熔盐堆中的应用前景,开展该材料的He离子注入实验并研究材料的辐照损伤行为非常重要。此外,考虑到注量率效应研究的必要性,开展注量率效应的研究将有助于进一步弄清材料的辐照损伤机理。本文以纯Ni和Ni-1wt.%SiC_(NP)作为研究对象,开展高温(600℃)He离子注入实验。采用透射电子显微镜对其辐照后的微结构演变进行表征,并借助纳米压痕测量试样辐照后的纳米硬度变化情况。研究结果发现,同种材料中氦泡尺寸随离子剂量增大,且Ni-1%SiC_(NP)复合材料中氦泡的尺寸小于纯Ni中氦泡的尺寸,数量密度大于纯Ni中氦泡的数量密度,推测纳米弥散颗粒与Ni基体界面处对He原子的吸附是造成这一现象的主要原因,说明纳米弥散相的加入能有效抑制氦泡的生长;在较高/低离子注量率下Ni-1%SiC_(NP)复合材料样品的辐照损伤峰值区域分别发现了大量纳米级球状及多边形氦泡,其形状的改变归因于泡内压的变化;离子注量率的变化会影响辐照后Ni-1%SiC_(NP)复合材料微观结构的演变,具体表现为氦泡尺寸和密度随着注量率的增大分别减小和增大,但离子剂量一定时,损伤峰值区域氦泡的体积分数在不同离子注量率下保持一致,因此推断离子注量率的变化并不会明显改变材料的辐照硬化程度;在离子注量率相同时,Ni-1%SiC_(NP)复合材料纳米硬度随离子剂量的增长而变大,氦泡对位错线自由移动的钉扎作用是造成硬化的主要原因。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/26110
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
周晓苓. 镍基碳化硅复合材料的辐照性能研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2016.
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