氦离子辐照下金属表面损伤机制的高分辨透射电镜研究

基本信息
批准号:51701191
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:张雷
学科分类:
依托单位:中国工程物理研究院材料研究所
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:施韬,曾荣光,吴敏,郎朗
关键词:
亚埃尺度微观结构辐照损伤
结项摘要

Refractory metals, such as tungsten and molybdenum, are known by their excellent performance. They receive intensive research interests as plasma facing materials for nuclear fusion reactors. However, under the irradiation of low energy helium ions, micro- and nanoscale damage will be generated on the surface and this will cause the degradation of their performance. In general, SEM and conventional TEM are used to investigate the irradiation damage, but the defects caused by helium ions irradiation, such as interstitial atoms, vacancies, and nanoscale helium bubbles, are all in atomic-scale. The evolution of these defects are also closely associated with the crystallographic orientations, crystal grain boundaries, and dislocations. In this research, helium implantation will be used to create the irradiation damage on the surface and the defects in the damage structure will be investigated by aberration-corrected TEM. The microstructure of the irradiation damage and the evolution of the defects will be characterized in the sub-angstrom scale. The mechanism of the irradiation damage will be revealed, which may find a path to improve the irradiation resistance of metal materials.

钨、钼等高熔点金属材料由于其性能优异,作为核聚变装置的面向等离子体材料受到广泛地关注,但在聚变反应产生的低能氦离子冲刷下,其表面会产生微、纳米尺度的损伤结构,直接影响其使用性能。目前实验上主要还是通过扫描电镜与常规透射电镜等分析手段对损伤结构进行表征。但氦离子进入后产生的间隙原子、空位、纳米级氦泡等缺陷都是原子尺度的微观结构,这些缺陷的演化发展与金属自身的晶粒取向、晶界、位错结构等都密切相关。本项目拟通过氦离子注入方法模拟聚变堆内等离子体辐照条件,运用高分辨球差矫正透射电镜,在亚埃尺度研究辐照损伤层的微观结构,精确表征氦离子注入所产生的缺陷在金属表面损伤层内的形成与演化状态,从原子尺度上揭示金属表面辐照损伤的微观机制,进而对提高金属材料抗辐照损伤能力提出可行性建议。

项目摘要

钨、钼等高熔点金属材料由于性能优异,作为核聚变装置的面向等离子体材料受到广泛地关注;但在聚变反应产生的氦离子辐照与热冲击下,其表面会产生微、纳米尺度的损伤结构,直接影响其使用性能。本项目通过氦离子注入方法模拟聚变堆内等离子体辐照条件,结合原位透射电镜加热技术,运用高分辨像差矫正透射电镜,精确表征了钨、钼及锆-铌多层膜表面损伤层内的辐照缺陷,获得了金属表面微观结构及以氦泡为主的缺陷随温度的演化规律。氦离子辐照后在金属表层形成了大量的纳米级氦泡,氦泡在0.3倍金属熔点温度以下基本保持稳定;当温度超过0.3倍熔点温度后,氦的扩散能力显著提升,导致氦泡发生迁移、合并与长大。金属内部的界面、晶面及表面缺陷都是氦的主要扩散通道,金属的本征结构决定了氦缺陷的最终形态。氦泡在高温下的演化最终会导致金属表层的损伤、破坏,甚至污染聚变等离子体。本项目揭示了该体系材料在辐照条件下随温度演化的表面损伤机制,进而对金属材料抗辐照损伤能力的提高具有普遍指导意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

DOI:10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.21.004
发表时间:2018
3

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

DOI:10.11821/dlyj201810008
发表时间:2018
4

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

DOI:10.5846/stxb202009292521
发表时间:2021
5

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022

张雷的其他基金

批准号:81601881
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81900332
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601655
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41071351
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51705524
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41103033
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702170
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805029
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11504201
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60402012
批准年份:2004
资助金额:6.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674304
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:41877489
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:61203237
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40535026
批准年份:2005
资助金额:135.00
项目类别:重点项目
批准号:41771122
批准年份:2017
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51575152
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31501150
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81172819
批准年份:2011
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:41571518
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51779101
批准年份:2017
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:61701202
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51208075
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51402171
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701129
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30600606
批准年份:2006
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30971646
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:51105127
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1965110
批准年份:2019
资助金额:50.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81200225
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51875156
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:50701007
批准年份:2007
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51171022
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51175475
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:61502227
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50875109
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:41404144
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20873104
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51872164
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:90610009
批准年份:2006
资助金额:25.00
项目类别:重大研究计划
批准号:31171394
批准年份:2011
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:41301056
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000450
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61101001
批准年份:2011
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41874218
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:31300303
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81560096
批准年份:2015
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21606169
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301262
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51871027
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61378047
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61205216
批准年份:2012
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20501008
批准年份:2005
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371462
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:51209102
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81760303
批准年份:2017
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81571553
批准年份:2015
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:51271025
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81601001
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:90210037
批准年份:2002
资助金额:30.00
项目类别:重大研究计划
批准号:21607019
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71864035
批准年份:2018
资助金额:28.10
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61875108
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81001206
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31530043
批准年份:2015
资助金额:272.00
项目类别:重点项目
批准号:41672113
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21501002
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:49871025
批准年份:1998
资助金额:14.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

氦离子轰击环境中金属表面纳米结构的形成规律研究

批准号:11305148
批准年份:2013
负责人:胡殷
学科分类:A3001
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

氦离子辐照烧结碳化硅损伤效应的研究

批准号:11475229
批准年份:2014
负责人:李炳生
学科分类:A3001
资助金额:100.00
项目类别:面上项目
3

晶界对离子辐照下纳米Gd2Zr2O7损伤行为的影响机制

批准号:11505122
批准年份:2015
负责人:齐建起
学科分类:A3001
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

交换弹簧超晶格耦合机制的透射电镜高分辨定量研究

批准号:51701031
批准年份:2017
负责人:符潇潇
学科分类:E0107
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目