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ICF用纳米金属铜、银和铝材料的制备、微结构表征和性能研究
中文名称: ICF用纳米金属铜、银和铝材料的制备、微结构表征和性能研究
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论文编号: 3101861收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Studies on the Preparation、Characterization of Microstructure and Properties of Nanocrystalline Metallic Cu、Ag and Al for ICF Experiment
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 有色金属冶金
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 纳米晶体铜、银和铝 自悬浮-冷压 真星温压 微结构 惯性约束聚变(ICF)靶材 纳米晶体 惯性约束聚变
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论文简介:采用自悬浮定向流方法制备金属Cu、Ag和Al纳米粉体和真空手套箱技术进行隔绝空气防氧化装料,然后在情性气体保护下由可控制精密液压机进行冷(高)压和真空温压技术分别制备出相对密度分别为96.7%、98.1%和98.5%左右的纳米Cu、Ag和Al块体材料,对压制过程的工艺技术、纳米晶体材料的微观结构和性能进行了深入系统的研究,得到如下主要结果: ⒈采用自悬浮定向流法制备金属Cu纳米粉体。在10%He和90%Ar的混合气流中和在Ar气气流中制备的纳米Cu粒子形貌呈球形、平均粒度分别为45nm左右和60nm;纳米Cu粒子表面Cu和0元素的原子比为94.88:5.12,有少量氧化亚铜和氧化铜的混合物存在,但在其(包括热分析后的残留物)表面中未发现Ar和N元素。 ⒉在He气和Ar气流中制备的纳米Ag粉的平均粒径分别为15nm和80nm;在He气流中制备的粒径小些,颗粒基本为球形。熔点为959.7℃,比粗晶银的熔点(961.93℃)低2.23℃。 ⒊在Ar气流中制备的纳米Al粉的平均粒度为50nm的球形金属纳米Al粉,放置半年后含氧量(Wt%)为8.2%。在Ar气流中,新纳米铝粉的熔点为649.7℃。在纳米铝粉中未发现Ar元素存在;而在N<,2>气流中进行热分析后的纳米铝粉残余物中发现有N元素,说明纳米铝粉在热分析的加热过程中与N发生了化学反应。 ⒋对于冷压法制备金属纳米晶体Cu样品而言,压力对最终样品的密度影响很大,密度随着压力的升高而增大。材料的热稳定性好,晶粒度未退火时为19.9nm,微应变为0.233%。200℃退火三小时后,晶粒长大不明显,约为30.5nm,微应变为0.18%。。正电子湮没测试表明材料中的微观缺陷主要是单空位及空位团,大空隙的含量很少,随着压制压力的增大,材料中的空位团的相对含量增加,单空位减少,微空隙基本不变。 ⒌冷压法制备金属纳米晶体Cu样品的显微硬度为1.55~1.90GPa,约为常规粗晶Cu材料的3~4倍;电阻率在室温下约为1.56×10<'-7>Ω·m,是粗晶Cu在室温下电阻率(0.167×10<'-7>Ω·m)的9倍。纳米Cu块体材料作靶的激光转换成X射线(Ka线)的转换效率在一激光强度为3×10<'18>W/cm<'2>时,比常规Cu材料高5倍。有较好的应用前景。 ⒍冷压法制备的金属纳米晶体Al、Ag的样品在室温下显微硬度分别为2.11、1.26GPa。分别是粗晶Al的14倍,粗晶Ag的2.5倍。它们的熔点分别为645.9℃和955.9℃,表现出纳米材料低熔点的特点。室温下纳米晶体Ag的电阻率为1.475×10<'-7>Ω·m,是粗晶银在室温下的电阻率(1.59×10<'-8>Ω·m)的9倍。 ⒎用真空温压法成功制备了相对密度分别为96.15%、99.66%、97.9%的纳米金属Cu、Ag和Al块体材料,压力增大,延长保压时间,提高压制温度,均有利于其密度的提高。它们的显微硬度分别为3.8GPa、1.2 GPa、1.65 GPa,是相应普通粗晶材料的8倍、3倍和5倍,体现了纳米金属块体材料的高硬度特性。 ⒏纳米金属铜块体材料具有较好的热稳定性,在1.5 GPa 和200℃下压制的样品的平均晶粒度为25.3 nm、微应变为0.047%。样品的正电子湮没平均寿命τ为257.07ps,比未抽真空冷压法的(221.70ps)增加36ps。说明真空温压对纳米块体铜的微观结构有影响;其微观缺陷尺寸有所增大。
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