《釩合金中合金元素對輻照損傷的影響》是依託北京科技大學，由龍毅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：釩合金中合金元素對輻照損傷的影響
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：龍毅
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為核聚變堆結構材料的候選材料，現在主要研究低活化鐵素體馬氏體鋼，該材料已經積累了大量的工業使用經驗。但是該材料的缺點是使用上限溫度只有550℃，並且存在與鋰等增殖劑相容性的問題。釩合金則可以克服低活化鐵素體馬氏體鋼的這些缺點，被認為是新一代核聚變反應堆結構材料的有力候選材料。但是釩合金的抗氧化能力有待提高。添加微量元素可以改善釩合金作為核聚變堆結構材料使用時的抗氧化性能，目前急需要解決的是弄清楚添加的微量元素對抗氧化性能與抗幅照性能影響的內在關係以及抗輻照機理。在核聚變反應堆中,釩合金處在高溫和高中子輻照劑量環境中,其輻照腫脹行為將對保持其性能的穩定對反應堆的使用壽命及安全性具有重要意義。本工作利用離子加速器和超高壓電子顯微鏡，模擬中子對釩合金進行輻照,然後對樣品進行分析,研究輻照後釩合金中的輻照腫脹、輻照析出等行為與所添加的抗氧化合金元素的關係，為開發核聚變堆用釩合金提供基礎理論和數據
結題摘要
釩合金被認為是新一代核聚變反應堆結構材料的有力候選材料。本研究利用離子加速器和超高壓電子顯微鏡，模擬中子對釩合金進行輻照,然後對樣品進行分析,研究輻照後釩合金中的輻照腫脹、輻照析出等行為。研究發現Ti的存在會在釩合金中形成針狀析出。之後的室溫下注入氘離子的試驗表明，這些針狀析出物會受到比較嚴重的輻照損傷。 通過對氫離子輻照純釩所形成的位錯環進行分析，發現所有的位錯環都是柏氏矢量為1/2<111>的位錯環，而沒有發現柏氏矢量為<100>的位錯環。這一結果與同樣具有體心立方的鐵不同。這一差異可能會導致釩與鐵的輻照損傷行為出現不同。 由於釩的氧化產物熔點極低，所以在熱加工過程中對基體沒有保護作用，而純釩的熔點明顯高於純鐵，需要在高溫進行熱加工，導致氧化嚴重。在純釩中加入少量鉻或其它合金元素，收效非常有限。在實驗室條件下，本研究探索了利用不鏽鋼包封、鈦包釩等方案來解決這一問題，發現通過適當的包覆處理，可以避免熱加工過程中的氧化，克服釩合金的加工難題。 同時，為了克服釩合金在核聚變堆套用時出現的MHD損失，提出了鈦合金包覆釩合金的複合材料的設計，並初步試製成功該釩合金複合材料。 本研究嘗試了通過變形加退火，利用回復、再結晶與析出細化晶粒、影響其微觀結構的途徑。另外，提出了通過熱處理控制釩合金中的析出過程，並進而通過這些預析出吸收輻照空位、減弱輻照硬化效應的途徑。通過分析該析出物形狀，發現這些吸出物為富鈦析出物，呈3維的片狀，其慣習面為{200}。以前多認為這種析出物為2維的針狀。本研究結果對於糾正這一認識，有較大意義。
