磁控溅射沉积含He纳米晶钛膜制备

采用直流磁控溅射方法，通过分别改变衬底温度及He分压来制备不同氦含量的钛膜。利用PBS、XRD、TEM及AFM分别对钛膜中的He含量、平均晶粒尺寸及膜的表面形貌进行分析。结果表明：在不同温度范围内，温度变化对所制备钛膜中He含量的影响明显不同；He含量与晶粒尺寸直接相关，氦原子进入钛膜后，抑制了晶粒的长大；随着钛膜中He与Ti的原子个数比由1.0%增加到11.9%，TEM测得的平均晶粒尺寸由约35nm减小到约4nm；选择合适的He分压，能够制备出He含量较高的氦钛膜。     

Ti-V合金吸氢动力学研究

介绍了3种组成的Ti-V合金(Ti0.76V0.24、Ti0.51V0.49和Ti0.25V0.75)吸氢动力学研究方法,获得了动力学曲线、动力学方程及表观动力学参数.分析了Ti-V合金吸氢动力学的影响因素,金属氢化物动力学过程的特点及其与气-固反应动力学的区别.对反应程度进行归纳,得出Ti-V合金吸氢动力学方程的适用范围.     

温度梯度对冷冻靶微管充气过程的影响

采用基于燃料室和靶室独立控温的温度梯度法开展了冷冻靶微管可控充气技术研究。理论计算结合实验研究了不同尺寸靶球充气过程中温度梯度对燃料注入过程的影响。结果表明,充气结束时燃料室最终温度变化对燃料初始注入量的差值影响随靶球尺寸变化不明显,即通过温度梯度法实现燃料可控注入的途径对任何尺寸靶球均适用。随着靶球尺寸的增大,燃料在充气管处液化时所需温度梯度越小,燃料注入过程温度梯度控制范围越大,燃料注入量控制精度越高。对于内径2 mm的靶球、1.6 mL燃料室,当燃料室温度升至75 K时,燃料注入量控制精度达±3 μm/K。这些结果为冷冻靶燃料高精度加载技术研究提供了重要基础。     

氚化钛膜中氦的热解吸行为初步研究

对He、Ti原子比n(He)/n(Ti)为0.004～0.300的7块氚化钛膜样品在1300K以下进行热解吸分析,以获得它们的热解吸谱。在低于1300K范围内,氚化钛膜共有4种氦的热释放峰,分别对应于贯穿至表面的氦泡、近表面的氦、体相中的氦泡和氦的小团簇。对这4种类型的氦释放峰的解吸温度和解吸量随膜中总氦量的变化分别进行分析,研究观测膜中各种状态存在的氦量随n(He)/n(Ti)增加的变化趋势。实验观测到,升温将导致氚化钛膜可容纳的氦量大幅降低。     

钒的活化及钒氢化物性能研究

真空条件下,金属钒长时间高温除气、反复吸放氘气,最终活化并饱和吸氘到氘、钒原子比接近2.0。实验确定的活化条件为：真空度2～3Pa,活化温度400℃,活化时间4h,初始吸附温度80～100℃,初始吸附压力0.6～3.4MPa,2～3次反复吸放纯化氘气。实验测得钒氢化物性能参数为：室温平衡压,0.2MPa;饱和吸附容量,0.47L/g;500℃时保留量,6.1%;200℃时平衡压,60MPa。实验研制的钒氢化物高压气源已成功用于惯性约束聚变高压充氘氚实验。     

铪吸氘反应动力学研究

利用金属氢化物热力学和动力学参数测试实验系统,通过反应速率分析方法,测定了铪在恒容系统和573～873K温度范围内氘化反应的压强.时间变化关系,计算出铪在初始压强13 kPa和573、673、773、873 K温度下吸氘反应的速率常数分别为0.0530、0.0452、0.0319和0.0261s-1,进而得到铪吸氘反应表观活化能为(-10.1±1.5)kJ·mol-1.与同一装置上取得的钛氘化反应结果进行比较,说明两个反应的动力学机制不同,铪氘化反应速率主要受相变和表面过程控制.     

惯性约束聚变低温冷冻氘氚靶制备技术

低温冷冻氘氚靶对于惯性约束聚变研究至关重要,主要有塑料微球靶、金属铍球靶、泡沫球壳靶等。根据微球球壳材质的不同,采用不同的低温冷冻氘氚靶制备技术。塑料微球靶采用“高压充氘氚-冷冻法”或“充气管充气法”;金属铍球靶采用“低温、低压冷凝法”或“高温、高压扩散连接半球壳法”;多孔泡沫球壳靶采用“球壳材料吸附氘氚液体法”。本文简述上述技术和方法的发展状况和趋势。     

氘氚冷冻靶渗透室设计与实验

根据塑料靶丸高压渗透充气及冷冻的需求,设计了一套用于氘氚冷冻靶高压渗透充气的渗透室。渗透室采用双锥面密封结构,采用高压氦气驱动波纹管变形压紧渗透室实现密封,采用无氧铜做为密封材料,工作温度范围10—300 K,工作压力0—150 MPa。渗透室加工组装完成之后,进行了常温高压(0—150 MPa)、低温(20 K)承压检漏实验。实验表明,在经过多次高压循环之后,渗透室结构完好,无明显塑性变形,密封漏率满足使用要求。     

Zr3V3O金属间化合物的制备与物相分析

在惰性气体保护下，经电弧熔炼数次，制备出母相为Zr3V3O的合金样品。利用Material Studio软件建立了Ti2Ni型η相的Zr3V3O金属间化合物的晶体模型，依据ASTM卡片，对所合成的样品及其氘化物进行了物相分析。结果表明：熔炼所得的铸锭和非饱和氘化的样品物相组成复杂，主相为Zr3V3O金属间化合物相。