鋰、錫注入影響鎢化學狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和硬度研究.pdf

1、液態(tài)Li具有可以抑制邊界局域模、提高電子溫度、減弱中子損傷等優(yōu)點，而作為液態(tài)的Sn同樣也具有低蒸發(fā)率、低熔點及不易形成氫化物等優(yōu)點，因此兩者成為液態(tài)面壁材料替代固態(tài)面壁材料W的最佳候選者。雖然對液態(tài)面壁材料，尤其是對液態(tài)Li進行了大量的實驗研究，得到了好的結(jié)論，但是在聚變環(huán)境條件下，載能Li、Sn原子滲透到材料W中影響其化學、物理性能及結(jié)構(gòu)變化，同時該變化也會影響H同位素滯留等嚴重問題。因此，研究Li與W和Sn與W之間的相互作用及其W性

2、能的變化對面壁材料的應用具有一定的科學意義，同時采用了新的方法對W材料進行表面改性。
　　本文采用MEVVA離子源技術(shù)分別將Li、Sn離子注入到W基體中，制備出Li-W和Sn-W改性層，研究Li、Sn離子作用于W基體后，W的化學成分、化學狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)和納米硬度的變化及Li與W和Sn與W之間相互作用產(chǎn)生的缺陷分別對其表面性能和力學性能影響的探討。通過SRIM程序模擬及XPS等多種檢測手段對其分析，結(jié)果表明:1）Li、Sn離子分別注

3、入到W基體后，形成一定深度的改性層，且Li-W改性層的厚度大于200 nm;2）Li、Sn離子分別注入W基體的過程中，兩者與W之間強烈的相互作用導致W晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生空位、間隙原子、晶格畸變等缺陷，分別造成衍射峰的變寬和變窄;3）近表面層Li、Sn、W的化學位移與O、C的化學反應有關(guān)系，改性層內(nèi)的化學位移很可能是由于空位，間隙原子等點缺陷造成的，其中Li-W改性中W4f及Lils的結(jié)合能分別增大了0.3-0.5 eV和1.9-2.

4、5 eV，而Sn-W改性層中W4f7/2、W4f5/2、W5p3/2及W4p1/2的結(jié)合能分別減小了0.3 eV，0.3 eV，0.4 eV，1 eV-1.4 eV，且Sn3d5/2和Sn3d3/2的結(jié)合能也減小，產(chǎn)生的化學位移分別為0.6eV-0.7eV，0.1 eV-0.3 eV，Sn-W改性層中兩者結(jié)合能的降低很可能是由于Sn離子注入產(chǎn)生大量缺陷造成的;4）Li，Sn離子注入后，改性層中的納米硬度與純W基體相比，硬度明顯增大;5）