| 题名 | Ti及Ti合金中氦的存在研究 |
| 作者 | 刘本良 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-06-10 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 刘实 |
| 关键词 | 氦 钛合金 纳米晶 热解析 分子动力学 |
| 其他题名 | Investigation of helium in Ti and Ti alloy |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | 核反应生成的氦在材料中的大量聚集会导致氦的释放、氦脆等问题。氦在材料中的独特行为还在半导体等多个领域有潜在应用。因此，氦在材料中的行为一直受到关注。本文以高固氦贮氢（氚）材料为背景，研究了氦在Ti及Ti合金中的存在。 在用磁控溅射方法向材料中引入氦的工作基础上，利用透射电镜表征了Ti、TiZr合金膜和TiMo合金膜的结构及氦的存在，发现合金膜由直径为20nm的晶粒构成，Ti膜由平均直径为100nm的晶粒组成，在退火后氦以氦泡的形式存在。发现氦泡可以为多面体形或球形，多数为球形化的多面体形，退火温度越高时间越长，氦泡越大，越接近多面体形。合金中的氦泡比纯Ti中的氦泡更接近球形，三叉晶界处的氦泡比在晶界处的氦泡更接近球形，两个氦泡靠近时近邻部分更接近球形。发现晶界是氦泡存在的有利位置，在界面、界线、界隅处的氦泡的稳定性依次增加。当材料的晶粒小于20nm，界隅会成为材料中稳定氦泡的主要势阱之一。发现在Ti中添加合金成份显著抑制了氦泡的生长。 对800℃热处理1小时后的含氦纯Ti膜做了热解析实验，发现存在有多个释放峰，各释放峰代表了受温度影响释放方式相似的一类氦。在匀速加热升温过程中，首先临近表面的氦开始释放，其次晶界和通向表面的位错处的氦分别开始释放，再次晶粒内部的氦开始释放。 利用第一原理计算研究了HCP Ti中的Ti-He作用。在Ti八面体间隙中心引入一个He原子，He原子与各个顶点Ti原子之间的相互作用差别不大，He原子与Ti原子间主要作用为排斥。由于Ti原子排列致密，经驰豫后He原子引起八面体间隙体积膨胀1/3，由于Ti-Ti键的方向性，各个顶点Ti原子的膨胀位移不同。 根据第一原理数据利用晶格反演法得到了FCC Ti-He体系的相互作用势，再现了He在材料晶格中的聚集现象，发现He原子聚集的原因是Ti-He排斥强于He-He，He原子通过合作的方式更容易取得存在空间。利用Møller-Plesset微扰理论计算得到的Ti-He相互作用势，较好的再现了He在Ti中的行为。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 80 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17083]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘本良. Ti及Ti合金中氦的存在研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2007. |
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