200 keV Xe离子辐照后国产T92钢微结构变化研究

对国产T92钢进行200keV的Xe离子辐照试验,使用透射电子显微镜(TEM)考察该能量下不同辐照损伤剂量对其微观结构的影响,研究结果表明:T92钢典型的微观组织结构主要包括马氏体板条结构,碳、氮化合物颗粒和位错网络;辐照导致M23C6颗粒出现非晶化,且随着辐照损伤剂量的增加,非晶化越来越明显;辐照损伤剂量较小(1.4dpa和6.8dpa)时,辐照试样中出现黑斑结构(空位和间隙原子簇),所有的辐照试样中没有发现辐照产生的位错环和空洞。     

Xe~+离子辐照诱导国产T91及316Ti钢微结构变化研究

对国产T91及316Ti钢进行室温下200keV的Xe~+离子辐照,使用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等检测方法研究不同损伤剂量下辐照对材料相的稳定性和微观结构变化的影响。研究结果表明:T91钢辐照后未发生明显相变,而316Ti发生了γ(FCC)→α(BCC)的马氏体相变,且随辐照损伤剂量的增加,α相含量增加,相变的主要驱动力为辐照离子在辐照层的聚集从而产生的剪切应力;T91钢中的M_(23)C_6颗粒随辐照损伤剂量的增加,非晶化越来越明显,主要是由于辐照粒子的轰击削弱了M_(23)C_6颗粒晶格的稳定性,晶格塌陷成为非晶状态;316Ti钢在较低辐照损伤剂量(4.6dpa)下出现黑斑结构,而在高辐照损伤剂量(37.1dpa)下黑斑结构进一步聚集形成位错环。     

中国低活化马氏体钢在电子辐照下产生位错环的原位观察

高流强的中子辐照在结构材料内部产生严重的级联离位损伤,使得材料性能下降,而辐照缺陷是聚变堆材料性能下降的根本原因.为了研究结构材料在高辐照剂量下的损伤机理,针对中国低活化马氏体钢(CLAM钢),通过使用高能电子辐照来模拟中子对材料造成的高剂量辐照损伤,并对微观结构进行原位观察.进行了辐照下产生的位错环随辐照剂量的演化过程的观察,并分析了位错环浓度和尺寸随辐照剂量和温度的变化规律.     

ADS散裂中子源用不锈钢和钨的辐照效应研究

作为核能可待续发展的一种新技术,加速器驱动洁净能源（ADS）是当前国内外的研究热点。ADS需要约1018S-1中子驱动次临界装置,散裂中子源是 ADS一个关键部分。散裂中子源的束窗、靶和其它结构材料受到大剂量的中子或质子的照射,辐照损伤非常严重。 不锈钢和钨是重要的散裂中子源的束窗材料、靶材料和结构材料。本工作采用重离子辐照模拟研究了高剂量中子和质于辐照在800C退火的国产改进型316L不锈钢（MSS）、普通不锈钢（SS）和钨（W）产生的辐照效应。辐照采用85 MeV19F或80 MeV　12C,辐照在室温下进行。辐照剂量分别为:W,2.0和20.0dpa（每个原子的位移数）;SS,2.28和22.8dpa:MSS,30dpa。辐照产生的辐射损伤采用正电子湮没寿命方法检测。图1和图2分别是正电子湮没     

2MeV质子辐照对Zr-4合金显微组织的影响

通过密西根大学离子束表面改性和分析实验室的大束流加速器研究了Zr-4合金的质子辐照效应。结果表明:当原子离位损伤率约1×10-5 dpa/s,在350癈 质子辐照损伤分别达到2dpa、5dpa和7dpa时,辐照后位错环的密度分别为7×1021/m3、8×1021/m3、15×1021/m3,尺寸分别为7nm、11nm和11nm,表明位错环的密度和尺寸随质子辐照注量有增加的趋势。辐照前后的明场像、高分辨相和电子衍射花样均表明,在350癈 2MeV的质子辐照没有使锆4合金中的hcp-Zr(Cr,Fe)2和fcc-ZrFe2沉淀相发生非晶化转变。     

双束（H+/e-）辐照下氢对12Cr-ODS铁素体钢组织损伤影响研究

利用氢离子（H⁺）束和电子（e^-）束双束（H⁺/e^-）同时辐照用化学浸润法制备的新型12Cr-ODS铁素体钢,研究其辐照损伤效应及组织变化。实验结果表明：由于氧化物的钉扎,基体内保持低密度位错网络;辐照初期随辐照剂量的增加,缺陷团在位错线上及其周围形成,尺寸增加,密度不断增大,并形成间隙型位错环;不同温度下辐照均产生小尺寸高密度的空洞,随辐照剂量的增大,空洞长大速度降低,空洞密度缓慢减小;不同温度下,辐照剂量达15dpa时,空洞肿胀均小于0.15%。对辐照产生的点缺陷与氢相互作用进行理论分析,12Cr-ODS铁素体钢在623~823K经双束辐照后,表现出良好的抗辐照损伤性。     

中子辐照下钼的低温热激活变形和辐照软化

本文对退火和应力释放两种热处理中,钼在低温变形条件下的中子辐照效应进行了研究。样品在高通量同位素反应堆的冷却剂温度下进行辐照,剂量在7．2×10^-5-0．28dpa（单个原子的辐照损伤位移）之间。拉伸测试在-50～100℃下进行,应变速度为1×10^-5～1×10^-2s^-1。基于拉伸测试数据的热激活分析被用来研究低温变形机理。退火后的钼在低剂量辐照后,出现辐照软化效应以及屈服应力对测试温度和应变速率的依赖性降低的现象。高剂量的中子辐照只会引起冷硬化。应力释放的钼与测试温度和屈服应力的应变速度的依赖性要弱于退火后的钼,而且其在辐照前后的屈服应力基本不变。激活参数实验值与位错模型的理论预测比较表明：四方应变位错反应的弗舍尔模型预测了清除作用,与双纽模型相比较,其对激活过程进行了更好的描述。辐射与测试温度及应变速率之间不断减弱的依赖关系可以用因中子辐照造成的间隙溶质的俘获作用而引起有效应力的降低来解释。     

硅对低活化马氏体钢电子辐照行为的影响

利用超高压透射电子显微镜研究了两种成分的低活化马氏体钢(CLAM钢)的辐照损伤行为。结果表明：电子辐照能在未添加硅的CLAM钢中产生辐照空洞;在450℃下辐照至14dpa时,空洞数密度约为8.7×10²¹m^－3,辐照肿胀率约为0.26％;在450℃下的辐照肿胀率明显比500℃下的高;当损伤率为2×10^－3dpa/s时,添加合金元素硅能显著提高CLAM钢的抗辐照肿胀能力,未在添加硅的CLAM钢中实验观察到辐照空洞的形成。在450℃下进行辐照时,添加硅的CLAM钢出现明显的辐照共格析出现象。     

C离子辐照对核级石墨硬度和杨氏模量影响研究

为了探明离子辐照剂量和辐照温度对核级石墨硬度、杨氏模量及微观组织的影响,采用0.02 dpa、0.2 dpa和2 dpa剂量的C4+分别在室温和180℃下辐照核级石墨,利用纳米压痕仪和透射电镜对不同离子辐照条件下核级石墨的性能和微观组织进行研究。结果表明：室温辐照时,硬度和杨氏模量均随着辐照剂量的增加而增加,辐照剂量为2 dpa时,硬度与杨氏模量的峰值分别由未辐照时的0.51 GPa与15.52 GPa急剧增加到2.51 GPa与37.73 GPa。180℃辐照剂量为0、0.02、0.2 dpa时,硬度和杨氏模量也随着辐照剂量的增加而增加,均高于室温辐照相同辐照剂量下硬度和杨氏模量的峰值。当辐照剂量达到2 dpa时,硬度与杨氏模量的峰值从0.2 dpa的1.72 GPa和31.53 GPa迅速降为1.32 GPa和25.91 GPa。石墨硬度和杨氏模量的增加是由于辐照导致石墨内部的微裂纹闭合和基体缺陷增加造成的,180℃辐照2 dpa后硬度和杨氏模量的急剧降低是由于辐照导致石墨发生了非晶化导致的。     

316 L不锈钢与氘氚气体长期作用后的显微组织研究

将长期与氘氚气体作用后的316L不锈钢容器不断充入氩气介质,直至容器破裂.用扫描电镜和透射电镜对其显微组织进行观察分析.结果表明破裂断口呈韧致断裂的韧窝形态,通过TEM观察到马氏体组织.通过分析认为,高应变诱发了奥氏体组织中马氏体转变,而氘、氚的存在进一步促进了奥氏体组织中的ε马氏体转变,从而降低了奥氏体不锈钢的层错能,导致其抗氢脆能力下降.     

ODS-Eurofer钢微观结构及辐照硬化研究

研究了ODS-Eurofer钢的微观结构及辐照硬化现象。首先用透射电子显微镜(TEM)观察了ODS-Eurofer钢的初始微观组织结构,发现基体中不仅存在几nm至几十nm的氧化物弥散颗粒,还存在具有壳 核结构的大尺寸(直径大于100 nm)颗粒,并观察到纳米颗粒对位错线的钉扎作用。随后用能量为5 MeV的Fe²⁺离子在300 ℃和500 ℃下辐照样品至25 dpa以模拟中子辐照,并用纳米压痕仪和TEM测试表征了辐照所致力学性能和微观结构的变化。结果表明,两种温度下辐照均引起硬度上升,500 ℃时由于辐照产生的点缺陷发生复合,导致硬化效应弱于300 ℃。用TEM观测辐照水平为25 dpa的损伤层发现有少量纳米尺寸位错环,这些位错环是辐照硬化的主要原因。ODS-Eurofer钢初始微观结构对辐照硬化有重要影响,其中晶界、纳米颗粒与基体界面、位错线等能捕获辐照过程中产生的点缺陷,从而抑制辐照位错环的生长。     

ODS-Eurofer钢微观结构及辐照硬化研究

研究了ODS-Eurofer钢的微观结构及辐照硬化现象。首先用透射电子显微镜(TEM)观察了ODS-Eurofer钢的初始微观组织结构,发现基体中不仅存在几nm至几十nm的氧化物弥散颗粒,还存在具有壳-核结构的大尺寸(直径大于100 nm)颗粒,并观察到纳米颗粒对位错线的钉扎作用。随后用能量为5 MeV的Fe~(2+)离子在300℃和500℃下辐照样品至25 dpa以模拟中子辐照,并用纳米压痕仪和TEM测试表征了辐照所致力学性能和微观结构的变化。结果表明,两种温度下辐照均引起硬度上升,500℃时由于辐照产生的点缺陷发生复合,导致硬化效应弱于300℃。用TEM观测辐照水平为25 dpa的损伤层发现有少量纳米尺寸位错环,这些位错环是辐照硬化的主要原因。ODS-Eurofer钢初始微观结构对辐照硬化有重要影响,其中晶界、纳米颗粒与基体界面、位错线等能捕获辐照过程中产生的点缺陷,从而抑制辐照位错环的生长。     

奥氏体不锈钢的显微组织及氦脆断口观察

利用电子显微镜对几种奥氏体不锈钢的形变和时效后的显微组织作了研究,在低应变下加工硬化主要依靠位错密度的增加,高应变下还出现大量形变诱发组织。时效引起碳化物的析出,基体还有再结晶的趋势。此外,还对经α粒子辐照后的氦脆断口作了观察。     

双束(He+/e-)辐照下氦对12Cr-ODS铁素体钢组织损伤影响研究

利用氦离子(He+)束和电子(e-)束双束同时辐照化学溶胶法制备的新型12Cr-ODS铁素体钢.实验结果表明,辐照初期,随着辐照剂量增加,点缺陷团(黑斑)在基体内形成,密度不断增大,尺寸长大缓慢,辐照剂量为0.8dpa时形成问隙型位错环.不同试验温度下,辐照均产生小尺寸高密度的空洞,随着辐照剂量增加,空洞尺寸长大缓慢,...     

氢对12Cr-ODS钢中强化相(Y_2O_3)辐照稳定性影响研究

通过离子束-电子束(H++e-)双束同时辐照,原位观察氧化物在辐照过程中的组织损伤变化,研究了(H++e-)双束辐照对乙二胺四乙酸(EDTA)络合溶胶-凝胶法制备的12Cr-ODS铁素体钢中氧化物(Y2O3)稳定性的影响。实验结果表明:电子辐照剂量达15 dpa后,再进行(H++e-)双束辐照15 dpa,在此条件下,Y2O3氧化物会发生尺寸减小或溶解,辐照诱发点缺陷和合金元素界面化学反应是导致氧化物不稳定性的重要原因。     

位错环上的Cr偏析对辐照硬化影响的原子尺度模拟研究

低温辐照脆化是影响低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢服役的主要问题之一。RAFM钢低温辐照脆化的主要机理是辐照产生的纳米缺陷（如位错环、析出物等）阻碍位错运动。本文利用分子动力学方法研究了bcc-Fe内刃型位错线与1/2〈111〉间隙位错环的相互作用,并对比分析了Cr偏析在位错环上对其硬化的影响。研究结果表明：刃型位错线挣脱位错环所需临界剪切应力（CRSS）与位错环的伯格斯矢量有关;在本文所研究条件下,在一定温度范围内,Cr偏析在位错环上会使得位错线挣脱所需CRSS增加,引起硬化增强。     

Ar~+辐照Hastelloy C276显微结构演化多尺度模拟研究及实验验证

采用分子动力学结合团簇动力学研究了Hastelloy C276Ni基合金在Ar+辐照(室温,约10dpa)下的显微结构演化机理,开发了多尺度模拟程序Radieff,利用Radieff模拟了在Ar+辐照下C276中间隙位错环和孔洞的形核、长大过程。在武汉大学串列加速器-离子注入机-透射电镜一体化联机装置上开展了115keV Ar+辐照C276验证实验,采用一体化联机透射电镜观察了辐照缺陷尺寸及形貌。不同辐照剂量下位错环尺寸模拟结果与实验结果吻合很好。     

旋压过程对马氏体时效钢组织性能的影响研究

某柔性连接件由马氏体时效钢管材经旋压、固溶、时效等工序加工而成。在其加工过程中存在材料易开裂、成品件材料延伸率低等问题。为解决上述问题,从各工序间的马氏体时效钢管坯上取样,通过金相分析、拉伸性能测试、硬度检测等表征,对旋压过程中组织和性能的变化规律进行分析。结果表明,成品件延伸率过低主要是由于旋压引起的形变强化造成的,多道次强力旋压会使马氏体时效钢晶粒破碎、位错密度和残余应力增加,导致成品延伸率仅为1%左右。通过优化工艺路线,可成功降低材料开裂率并将成品件延伸率提升至3%以上。     

锆合金原位离子辐照条件下的位错环演化研究

位错环演化是核用锆合金辐照组织演化的主要特征之一,对合金辐照后的力学性能（强度、塑性等）有着决定性的影响。目前,锆合金辐照位错环演化的实验研究主要基于离位中子或离子辐照,无法直接观察位错环的演化过程。为了更深入地理解锆合金辐照下的微观组织演化,本工作采用先进的原位离子辐照实验方法,实时观察Zr-2合金位错环的演化过程,揭示不同辐照损伤剂量和温度对演化过程的影响规律,并结合弥散障碍物硬化模型对合金的辐照硬化性能进行了评估,验证了原位离子辐照用于研究锆合金包壳材料辐照后位错环演化和力学性能评价的可行性和先进性。      

高温He离子辐照GH3535合金的损伤效应

采用500 keV的He离子在750 ℃下对GH3535合金样品进行辐照,然后利用掠入射X射线衍射（GIXRD）、透射电子显微镜（TEM）和纳米压痕仪分别对样品的氦泡和位错环辐照缺陷的演化及纳米硬度的变化进行了研究。结果表明,GH3535合金晶格辐照后发生了轻微畸变;离子辐照在样品中形成了大量尺寸为2～5 nm的氦泡和位错环。辐照产生的氦泡和位错环等缺陷在基体中钉扎位错,从而使材料产生了辐照硬化现象,样品硬度随辐照剂量的增加而增大。当辐照剂量达2×1016 cm-2时,辐照样品发生了明显的硬化饱和现象,利用Nix Gao模型计算得此时的硬化程度为64%。