抗輻照納米金屬多層膜的製備、表征及機理研究

《抗輻照納米金屬多層膜的製備、表征及機理研究》是依託武漢大學，由蔣昌忠擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：抗輻照納米金屬多層膜的製備、表征及機理研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：蔣昌忠
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

新型耐輻照材料的研究一直是核科學研究的一個重點，面對第四代先進核能系統對材料提出的耐高溫、高壓、強腐蝕和強輻照的新要求，本項目擬製備一種納米金屬多層膜新型耐輻照材料。利用加速器-離子注入機雙束輻照裝置對金屬多層膜進行單束和雙束輻照，精確模擬反應堆內各種因素對材料的輻照影響。運用電子顯微學從原子尺度層面研究輻照導致的缺陷在極端條件下的動力學行為，揭示金屬多層膜的抗輻照機理，掌握輻照損傷與機械能演變的規律，製備出抗輻照性能優異的納米金屬多層膜。將這種金屬多層膜材料套用於核反應堆內結構材料，可大大提高反應堆的工作溫度，提高反應堆的熱效率，提升反應堆的安全性和可靠性，降低反應堆運行成本等。

結題摘要

納米多層膜材料由於具有豐富的界面，能夠吸收大量輻照導致的缺陷、阻擋缺陷的擴散和聚集，因而大大降低缺陷的濃度和缺陷團簇的形成，從而大幅提高材料的抗輻照性能。本項目開展了Ag/V金屬納米多層膜製備與離子輻照研究，發現小周期多層膜在界面吸收大量He原子並形成小氣泡，而大周期多層膜在層內出現大尺寸氣泡。運用透射電鏡聚焦電子束輻照氣泡，原位觀察到了多層膜界面吸收氣泡的過程。同時在國際上率先研究了CrN/AlTiN陶瓷納米多層膜的抗輻照性能，首次證明了陶瓷多層膜材料體系具有優異的抗輻照性能且其抗輻照性能依賴於周期厚度。納米孔道薄膜中豐富的孔道表面同樣是缺陷沉降的理想位置，課題組在國際上首次提出並證明了納米孔道材料的優良抗輻照及氣體釋放能力，氣體釋放率最高可達79%。項目研究期間發表SCI論文35篇，授權專利2件，申請專利10件，參加國際會議4次，國內會議3次。培養和正在培養博士碩士研究生24人。