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高熵合金中子靶
发布时间: 2026-11-03
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利
行业领域：
高端装备制造产业,新材料产业
成果介绍
本成果提供了一种用于氘氘中子发生器的高熵靶体、高熵靶及其制备方法，其中，所述高熵靶体为高熵合金，所述高熵靶体的组成元素包括铜、锆、钒、钛、铝五种元素。本发明提供的用于氘氘中子发生器的高熵靶体，通过在高熵靶体中添加铜元素，提高了高熵合金的可加工性。由于铜、锆、钒、钛、铝元素的原子尺寸、键类型和晶格势能的不同，晶体结构发生畸变，氘粒子在其中的扩散系数明显低于纯钛金属，所以本高熵合金能承受的最高温度达到350℃，高于纯钛金属承受的最高温度200℃，提高了靶承受的最高温度。
成果亮点
本成果针对氘氘（D‑D）中子发生器靶体材料的关键瓶颈，提供一种五元高熵合金高熵靶体及其制备方法，核心亮点如下：
1. 材料体系创新——以铜、锆、钒、钛、铝五种元素构建高熵合金（HEA）靶体，突破传统纯钛靶的性能局限，形成成分可设计、多主元协同的靶体新材料体系。
2. 可加工性突破——创新引入铜元素，显著改善高熵合金的成形与机械加工性能，破解高熵合金普遍“难加工”的工程化难题，为复杂靶体批量化制备创造条件。
3. 氘滞留抑制——利用 Cu、Zr、V、Ti、Al 在原子尺寸、键合类型与晶格势能上的差异引发晶格严重畸变，使氘粒子在该合金中的扩散系数明显低于纯钛，有效抑制氘滞留与同位素富集，提升靶体运行稳定性与寿命。
4. 耐温性能跃升——该高熵靶体可承受最高温度达 350 ℃，较纯钛靶 200 ℃ 上限提升约 75%，大幅拓宽 D‑D 中子发生器在高束流、高热负荷工况下的安全运行窗口。
本发明通过“高熵合金 + 铜改性”协同策略，在可加工性、氘扩散抑制、耐温上限三方面同步优化，为紧凑型 D‑D 中子发生器提供了高性能、可工程化的靶体解决方案。
团队介绍
本成果团队依托合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室），长期专注于中子源技术与聚变核技术研究。团队由材料物理、等离子体物理、加速器与离子源技术、核电子学、中子学诊断与辐射防护等多学科背景人员组成，共32人，其中高级职称6人、博士学位13人。团队先后承担国家自然科学基金、国家重点研发计划及安徽省科技重大专项等项目8项，自主建成了ICP等离子体源平台、高流强离子引出与传输系统及中子产额与能谱诊断系统，具备从关键部件设计、整机集成到中子学实验验证的全链条研发能力，并与国内多家高校、科研院所和企业保持长期合作。
成果资料
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