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聚变堆候选结构材料低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢在服役过程中受到14MeV高能强流中子辐照,辐照产生的位错环、空洞、氦泡等缺陷会导致其服役性能下降。因此,辐照损伤是RAFM钢应用于聚变堆的关键问题之一。由于缺乏聚变堆级的中子辐照装置,聚变堆中子辐照损伤研究主要采用裂变堆中子和散裂中子源进行实验模拟。目前,国际上针对RAFM钢的辐照损伤研究已开展大量的中子辐照实验,并获得了辐照性能与辐照剂量、辐照温度的关系。中国低活化马氏体(CLAM)钢作为国际热核聚变实验堆中国包层测试模块(CN-ITER-TBM)和中国聚变工程试验堆(CFETR)的结构材料,已进行了全面的物理和力学性能分析,并完成系列低剂量的中子辐照实验,然而辐照后测试还未开展,CLAM钢的抗辐照性能有待分析。 本文重点研究CLAM钢在1.25dpa/470℃中子辐照前后的拉伸、冲击性能,分析了CLAM钢的辐照硬化和辐照脆化性能,丰富CLAM钢中子辐照性能数据,也为CLAM钢被选为CN-ITER-TBM的结构材料提供辐照数据支持;探索了CLAM钢中子辐照断裂韧性小样品测试方法,开展CLAM钢1/2CT小尺寸样品室温和150℃下断裂韧性实验,验证中子辐照后小尺寸断裂韧性样品测试方法的可行性,同时获取CLAM钢断裂韧性数据并分析温度对断裂韧性的影响;针对低活化钢在聚变堆服役环境中产生的He效应热点问题,采用离子注入的方式分析了嬗变元素He引起的硬化效应,开展合金元素Si含量不同的CLAM钢(HEAT0912、HEAT0408D) He离子注入实验,针对He造成的硬化效应,分析了He离子浓度以及合金元素Si对CLAM钢辐照硬化的影响。结果表明: 1)辐照后CLAM钢高温测试(300℃)强度上升约30MPa,辐照硬化不明显;韧脆转变温度(DBTT)辐照前为-80℃,辐照后上升了10℃,产生了一定辐照脆化,但辐照后吸收功的上平台为250J,说明辐照后CLAM钢仍具有良好的韧性储备;对比国外同类RAFM钢在相近辐照条件下的实验结果,发现CLAM钢的抗辐照性能与其相当。 2)随着He离子浓度的增加,辐照引起的CLAM钢硬化不断增加,当He离子浓度达1000appm时,辐照硬化趋于饱和;适当添加合金元素Si有利于CLAM钢的抗辐照硬化性能,为CLAM钢的成分优化设计提供参考,以进一步改善其抗辐照性能。 3) CLAM钢室温和150℃下均具有较高断裂韧性,分别为287 kJ/m2和256kJ/m2;随着测试温度的升高断裂韧性有所降低(31 kJ/m2),出现韧性劣化;断裂韧性高的样品断面大尺寸韧窝较多,而断裂韧性低的样品断面相对较少。从测试方法的可行性及测试结果的有效性来看,CLAM钢中子辐照后1/2CT样品断裂韧性测试是可行的。