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低活化铁素体/马氏体钢被认为最有希望可用于聚变堆的第一壁/包层的结构材料。本论文的目的主要是探讨中国低活化马氏体CLAM钢的辐照损伤机理,研究的重点集中在CLAM钢辐照前的微观分析;Monte Carlo方法对辐照损伤的模拟分析;以及用慢正电子技术研究质子辐照CLAM钢时所产生的缺陷及其退火回复行为,具体内容如下:
1.CLAM钢辐照前的微观分析
通过对CLAM钢的金相和电镜观察,可知CLAM钢热处理工艺后得到的是板条马氏体结构,马氏体板条内聚集了大量的位错。根据经验公式以及实验数据估算出CLAM钢位错密度的数量级为109cm-2。用多普勒展宽方法研究了CLAM微结构随退火温度的变化,该钢中含单空位、双空位、位错和小空位团等缺陷,分别经不同湿度而退火。
2.辐照损伤模拟
简要讨论了离子轰击模拟中子辐照对材料辐照损伤影响,利用SRIM程序,讨论了离子种类、能量、辐照剂量等实验参量的选择对候选结构材料的溅射率、溅射原子分布、离子能量损失、入射离子在材料中的分布以及产生的辐照损伤情况进行了分析比较,得到了有意义的结果,为接下来的实验提供了初步的理论依据。
3.质子辐照CLAM钢
利用慢正电子技术研究了质子辐照CLAM钢时所产生的缺陷及其退火回复行为,发现辐照在材料中产生空位团数密度随质子注量增加而增多,而其尺度增大并不明显。辐照仅产生原子尺度的空位和空位团,400℃退火可以使缺陷很好地消除。此外分析了硅对CLAM钢辐照性能的影响,实验上没有观察到硅的添加抑制了质子辐照缺陷的产生。
最后比较了离子辐照与中子辐照,简单讨论了离子辐照实验时一般需要考虑的因素。