聚变堆用铁基结构材料的辐照损伤

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1、UniversityofScienceandTechnologyBeijing博士学位论文辐照损伤学号：作者：刘平平专业名称：材料科学与工程年月日聚变堆用铁基结构材料的辐照损伤研究生姓名：刘平平指导教师姓名：詹倩北京科技大学材料科学与工程学院北京中国：：，分类号：公幵：密级：单位代码：北京科技大雜士学位论文论文题目：聚变堆用铁基结构材料的辐照损伤作者：刘平〒指詹倩教授竿位材料科与工界学院指导小组成员：单位：单位：论文提交日期：年月日学位授予单位：北京碰大学北京科技大学博士学位论文致谢岁月如梭，光阴荏苒，在北京科技大学的科研和学习生活即将告一段落。

2、很荣幸能在这里度过我五年多的研究生生活并完成博士论文。一篇博士论文，凝聚了许多人的心血和付出，在此，仅以作者的名义，向所有帮助过我的老师，同学，朋友，亲人们一一表示感谢。首选，感谢我的导师詹倩教授。本论文的研究工作是在詹老师的亲切关怀和悉心指导下完成的，此间的点滴进步都凝聚着詹老师的心血和汗水，在我迷茫和急躁的时候，是老师的耐心指点和开导，让我不至于迷失方向。詹老师扎实的理论基础、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、锲而不舍的精神，深深地感染和鼓励着我。感谢老师在工作上的悉心指导，生活上的亲切的关怀。感谢老师鼓励我参加国内外的学术交流，接触到国际

3、前沿的科技进展同时结识了国内外的同行朋友。感谢老师给我提供的一个相对宽松的科研学习氛围，让我们在不断的学习过程中加强独立思考。在此谨向詹倩老师致以最诚挚的谢意。同时要特别感谢万发荣教授。万老师是我在辐照损伤研究方面的领路人。我的博士研究成果，离不开万老师的耐心指导和鼓励。万老师活跃的思维、渊博的学识、大胆的创新、对科研问题的独到见解，对科学的执着追求都潜移默化地影响着我，时刻启迪着我。也感谢万老师鼓励我多出国交流，让我能开阔视野和增长见识。万老师对我失落时的鼓励和迷茫时的指点，让我一次次地鼓起斗志，继续前行。感谢日本大阪大学超高压电镜中心的教授和

4、副教授对我实验上的指导和帮助。感谢北海道大学工学部的教授。在北海道大学的两次交流学习期间，教授不仅在科研上而且在生活上给予的指导让我受益匪浅。感谢北海道大学的教授，王永明研究员，刘传歆博士，王帅博士，陈思维博士，张腾飞博士等在实验和生活上给予的帮助。感谢王燕斌教授，可以说没有王老师，我就不能幸运地遇到詹老师和万老师。感谢王老师一直给予我指导和帮助。同时感谢李长荣教授的指点和帮助，让我能顺利考入北科大，从而进入科研的殿堂。感谢杨善武教授、高克玮教授和常永勤教授及材料院所有在科研上给我指导和帮助的老师。感谢清华大学的于荣教授给予我实验工作的无私帮助和

5、指导。北科大实验测试中心透射电镜室和样品制备室，新金属国家重点实验室纳米压痕室，在实验设备和实验条件上都为本论文的研究提供了极大的方便，聚变堆用铁基结构材料的辐照损伤给予无私的帮助，在此，对以上单位及老师们表示衷心的感谢！感谢白嘉伟师兄、柯丹、祝远民、赵明忠、魏印平、付振宇师弟、李小梅、刘锐锐师妹及所有研究室的同学们，是你们的陪伴、鼓励和支持让我一次次战胜困难，在科研的道路上快乐前行。感谢我的父母和妻子，是你们的一贯理解、宽容和支持，让我一次次的振奋精神，从容的去追逐梦想。本工作得到了国内配套项目、国家重点基础研究发展计划基金和日本学术振兴会核心

6、大学计划等资助，特此致谢。北京科技大学博士学位论文摘要随着国际聚变堆项目的发展，核结构材料的辐照损伤研究受到了越来越广泛的关注，成为了材料科学与核能研究领域的热点问题。低活化铁素体马氏体钢（简称由于具有良好的抗辐照肿胀性能、良好的加工性能以及经济性等优点被普遍认为是核聚变反应堆第一壁结构材料的重要候选材料。研究低活化铁素体马氏体钢的辐照损伤，对揭示辐照引起材料微观结构和性能的变化、理解材料的辐照损伤机制以及探索开发新型抗辐照损伤材料都具有重要的意义。釆用离子和电子对低活化铁素体马氏体钢及其模型合金进行了辐照，通过高分辨电镜以及扫描透射电镜对材料辐

7、照后的微观结构如位错环、辐照析出以及空洞等进行了详细的观察和表征，结合原位超高压电镜对材料辐照条件下微观结构的演变进行了实时原位观察和分析，并利用纳米压痕以及其它力学测试手段对材料辐照前后的力学性能进行测试，对辐照对材料微观结构和力学性能的影响进行了研究。所获得的创新性成果如下：室温氘离子注入到模型合金中，会产生大量的尺寸比较小的位错环等缺陷，获得了注氘铁合金中位错环的高分辨，同时原位观察位错环在各个温度电子辐照下的动态演变情况，根据位错环在不同温度下长大速率的不同计算得出注氘模型合金中的空位迁移能为土。室温注氘纯铁的实验表明，室温氘离子注入先产

8、生间隙型位错环，随后在温度下退火后会形成空位型位错环。该空位型位错环的柏氏矢量为，在随后的电子辐照下会缩小直至消失，其缩小速率与电子辐照