中文摘要：

国际热核聚变实验堆（ITER）能够给人类提供可持续发展的清洁能源，而偏滤器靶板材料的性能是决定ITER计划能否实现的关键之一，传统的钨作为偏滤器靶板材料存在钨的溅射、钨与铜的不易结合等问题，金属玻璃具有多组元间强的化学键合、呈团簇结构、在过冷液相区呈过冷液体状态、导热性能相对良好等特点，可替代钨作为偏滤器靶板候选材料。本项目拟利用重离子束辐照模拟聚变反应堆工况，选择不同的金属玻璃和各种离子束辐照条件，研究金属玻璃作为偏滤器靶板材料由于粒子辐照引起的微观结构和性能变化，模拟计算重离子束辐照对金属玻璃的局部加热以及表面溅射和辐照损伤现象，揭示重离子束与金属玻璃相互作用的物理过程，探索金属玻璃在ITER聚变装置中替代钨作为偏滤器靶板材料的可行性。

结论摘要：

金属玻璃具有长程无序、短程有序的亚稳态结构特征，具有很高的强度和抗腐蚀性能，同时表现出优良反射能力和抗辐照性能，也许可以作为聚变反应堆中面向等离子体的候选材料。本项目选择He2+、Ar12+和强流脉冲离子束辐照Co基、Zr基、Cu基金属玻璃和晶体W。由SRIM程序模拟计算得到He2+、Ar12+在Cu基、Zr基、Co基金属玻璃和金属W中的射程、DPA、溅射产额等。结果证明声子能量损失和空位的浓度峰都出现在离子在各材料中的射程末端处。TEM观察到He泡在Zr基金属玻璃内的分布以及He泡的联通长大过程。相同的辐照参数下，金属玻璃耐离子束的辐照能力好于金属W，Zr基和Cu基金属玻璃的耐离子束的辐照性能好于Co基金属玻璃。原因在于晶体材料中的晶界、位错等晶体缺陷有利于氦泡的成核长大。金属玻璃物理、化学及力学性能各向同性，使得离子束辐照的能量分布均匀，其无序结构能够抵抗辐照造成的影响。本项目还利用强流脉冲离子束辐照Zr基金属玻璃和晶体W，结果表明Zr基金属玻璃稳定性较好,TEM观察只有在辐照300次后产生少量纳米晶。辐照后的W表面出现的裂纹。离子束脉冲次数比能量密度对Zr基金属玻璃表面形貌的影响更明显；而对于W，离子束能量密度比脉冲次数对其表面形貌的影响更明显。低能量密度的离子束多次辐照会使W表面因应力释放而出现裂纹，而高能量密度的离子束辐照，会使W表面因发生猛烈的应力释放而开裂甚至脱落；金属玻璃中无晶界存在且各向同性，能量积累在金属玻璃表面均匀分布，使得强流脉冲离子束辐照后金属玻璃表面不易出现开裂和脱落等辐照损伤现象。本项目按计划进行，发表SCI、EI收录的论文9篇，其中SCI收录7篇，EI收录2篇。批准的国内发明专利1项，申请国内发明专利1项。培养研究生8名，已毕业4名。参加国际会议7人次，参加国内会议2人次。