透射电子显微学课程多模式教学

基于“教育与科研相统一”研究型教学理念,坚持“认知引领,前沿导向,范例教学”,将多模式教学应用于透射电子显微学课程教学实践。着眼于激发学生学习兴趣,强调专业理论知识与实际应用的结合与统一,引导学生学会深入细化学习并且学以致用,培养善于思考、具有独立判断能力的新时代大学生。

W-5Ta合金的高温自离子损伤及热回复试验研究

钨-钽(W-Ta)合金研究对聚变堆钨基材料的研发与服役可靠性评价具有重要意义。本研究围绕热锻W-5%Ta(质量分数)合金开展了高温自离子辐照损伤(2 MeV W^(+),800℃/1.2 dpa)及热回复试验(1000℃/1 h)。采用透射电镜显微缺陷表征方法,证实了高温辐照态样品中出现了大量位错环,其中部分位错环的空间分布表现出“筏型组态”特征。经统计分析,在高温辐照态样品中位错环平均尺寸和数密度分别达到(7.1±1.8)nm和(1.5±0.2)×10^(22)m^(-3);而在辐照后退火态样品中,位错环平均尺寸增加至(10.4±6.5)nm,数密度下降至(1.1±0.1)×10^(22)m^(-3),辐照孔洞开始出现。结合相关文献,依据辐照缺陷的尺寸、数密度指标讨论了金属W中辐照缺陷在第Ⅳ、Ⅴ回复阶段下的演化机制以及Ta元素的作用。比较发现Ta的钉扎作用延缓了辐照位错环的尺寸粗化与数密度下降趋势,而Ta对辐照孔洞的演化影响甚小。

Mechanical property and irradiation damage of China Low Activation Martensitic(CLAM) steel

China Low Activation Martensitic(CLAM) steel is being studied to develop the structural materials for a fusion reactor,which has been designed based on the well-known 9Cr1.5WVTa steel.The effect of tempering temperature on hardness and microstructure of CLAM steel was studied.The strength of CLAM steel increased by adding silicon,and the ductility remained constant.Conversely,while CLAM steel maintained good ductility with the addition of yttrium,its tensile strengths were greatly degraded.Behaviors under electron irradiation of CLAM steel were examined using the high voltage electron microscope.Electron irradiation at 450℃ formed many voids in CLAM steel with basic composition,whereas CLAM with silicon steel did not change the microstructure significantly.

Ti/AlN/Ti/AlN多层涂层的制备和阻氘性能

为提高AlN涂层的稳定性和阻氚性能,提出“Ti-AlN”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多层涂层。对该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,并对涂层样品在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Al_(3)Ti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引起该多层涂层阻氘性能的失效。

V-4Cr-4Ti/Ti扩散连接的初步研究

利用锻造加工进行了V-4Cr-4Ti/Ti两种材料的扩散连接,并通过OM,SEM,EDS,剪切实验等手段初步分析和研究了扩散接头的微观结构及其结合强度。微观结构分析结果表明,扩散接头平滑无缺陷,其总宽度约为100μm,并明显地分为Ⅰ、Ⅱ两部分:靠近Ti基体侧的Ⅰ区较宽,由致密的针状魏氏组织组成;靠近V-4Cr-4Ti合金一侧的Ⅱ区是宽度均匀的β-Ti带状组织,其宽度只有Ⅰ区的一半左右。根据材料基体和扩散接头的硬度分布规律,可以将它们进一步分为A^F 6个区域,其中C区的硬度最高,其与钛基体交界区域的最大硬度高达3320MPa,远高于基体材料的硬度(钛基体的平均硬度为1900MPa,钒合金基体为2580 MPa),而E区的硬度较低,最低仅为1820MPa。剪切实验结果表明,扩散接头的抗剪切强度大于165.2MPa,且断裂发生在靠近扩散接头的钛基边界区域,这里同时也是硬度最大的区域,可能是钛基体在冷却过程中发生相变而导致局部区域应力集中所造成的。

Li/V包层MHD绝缘涂层的研究现状与展望

绝缘涂层是解决液态氚增殖剂包层磁流体动力压降(magnetohydrodynamic pressure drop, MHD)的一种行之有效的方法。本文着重介绍了应用于Li/V自冷系统包层的CaO,Y_2O_3,Er_2O_3和AlN等几种候选绝缘涂层的稳定性研究、制备方法。研究表明,以Er_2O_3、AlN等为代表的若干种候选绝缘材料并没有表现出理论上的稳定性,这使得绝缘涂层的研究重心逐渐从单层绝缘涂层转向了复合绝缘涂层。然而,目前以"钒合金/绝缘层/金属层"结构为代表的复合绝缘涂层(如"V-alloy/Er_2O_3/V"等)虽表现出了较好的稳定性和足够的绝缘性,但也存在着一些明显的缺点,如无法实现原位制备及原位修复,制备工艺难以应用到大型的具有复杂形状的部件等。未来的工作可以着重设计和制备更有应用潜力的双层或多层绝缘涂层。作者提出了"钒合金/金属/绝缘层"结构的复合绝缘涂层,如"V-alloy/Ti/AlN",其优点之一就是有潜力可以实现原位制备和原位修复,还可能兼具优异的阻氢性能,因而具有一定的研究意义。