上海應物所高溫鎳基合金輻照效應研究取得重要進展

近日,中國科學院上海應用物理研究所合金輻照研究團隊在鎳基合金輻照效應研究方面取得重要進展,詳盡地闡述了GH3535合金在雙束輻照條件下氦泡和位錯環兩種損傷缺陷的協同演化行為及相關機制。相關成果以“In-situ TEM investigation on the evolution of He bubbles and dislocation loops in Ni-based alloy irradiated by H2+ & He+ dual-beam ions”為題,發表于材料科學領域頂級期刊《Journal of Materials Science & Technology》,論文第一作者為上海應物所博士后朱振博,通訊作者為材料研究部黃鶴飛研究員。 

堆中強中子輻照是影響金屬材料結構與性能長期穩定性的主要因素之一。受限于中子輻照條件及實驗表征技術,輻照引入的氦泡和位錯環兩種損傷缺陷的協同演化機制仍不明確。為了更好模擬熔鹽堆中的中子輻照環境以詳盡地研究鎳基合金中輻照損傷演化機制,作者采用原位輻照平臺開展了鎳基GH3535合金H2+ 和 He+同時輻照實驗,實時觀察缺陷演化過程并對缺陷類型進行了表征。相比于直接H2+ & He+雙束輻照樣品,先H2+后H2+ & He+雙束輻照樣品中提前引入的位錯環能夠極大改變雙束輻照過程引入的氦泡和位錯環的演化行為:雙束輻照過程中引入的間隙原子和氦原子會優先被預制位錯環捕獲,促進預制位錯環快速長大的同時生成氦泡位錯環復合物。同時,作者通過實驗觀察到了氦泡擠壓形成位錯環及其發射的詳細過程,并對其后續微觀結構演化影響進行了研究。另外,對鎳基合金中弗蘭克位錯環的解離機制、菱形位錯環的形成及演化機制進行了揭示。這一研究發現加深了對鎳基合金堆內輻照損傷缺陷演化行為的了解,為鎳基合金的輻照性能優化及評估提供了重要科學依據。 

本項研究得到了國家自然科學基金優秀青年科學基金、面上基金以及中國科學院青年創新促進會的資助支持。(材料研究部 供稿) 

文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.07.054 

通過原位TEM揭示了雙束離子輻照鎳基合金中氦泡和位錯環的協同演化機制,包括位氦泡擠壓位錯環形成及發射機制和菱形位錯環形成機制。