【摘 要】
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钢铁材料被认为是未来先进核反应堆和聚变堆的候选结构材料之一。在氢离子辐照作用下,耐蚀性好的奥氏体钢会发生氢致缺陷。同时,辐照导致的析出物对钢铁材料的性能也同时产生影响,部分溶质元素有缺陷处位点选择析出的倾向,这可能对钢铁材料的抗辐照性能有改变。本文通过奥氏体316不锈钢进行不同剂量的氢离子辐照引入辐照缺陷和氢,采用冷轧变形和淬火处理,后做退火处理,引入单一位错和空位缺陷,再使用等离子渗透设备引入氢
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钢铁材料被认为是未来先进核反应堆和聚变堆的候选结构材料之一。在氢离子辐照作用下,耐蚀性好的奥氏体钢会发生氢致缺陷。同时,辐照导致的析出物对钢铁材料的性能也同时产生影响,部分溶质元素有缺陷处位点选择析出的倾向,这可能对钢铁材料的抗辐照性能有改变。本文通过奥氏体316不锈钢进行不同剂量的氢离子辐照引入辐照缺陷和氢,采用冷轧变形和淬火处理,后做退火处理,引入单一位错和空位缺陷,再使用等离子渗透设备引入氢同位素氘原子。同时,对含有过饱和固溶的自修复Au与W元素的铁基模型合金进行氢离子辐照,后进行时效处理,研究析出物与辐照缺陷的相关性。1.慢正电子湮没谱学研究了引入单一缺陷的样品经过等离子注氘实验后,内部缺陷对氢致缺陷的影响行为。由湮没参数结果可以得知,对于完全退火态样品,氢同位素的注入会在内部产生新空位型缺陷,而有固有缺陷的样品中缺陷的开体积在降低。空位型样品中淬火空位对氘原子捕获能力很高,位错样品能阻碍氘原子的进一步扩散迁移,抑制氢及同位素致缺陷的形成。2.慢正电子湮没谱学研究了50ke V的氢离子辐照的奥氏体316不锈钢中氢原子与氢致辐照缺陷之间的相互作用关系。不同剂量辐照所产生的HmVn（m＞n和m＜n）的复合体团簇,被称为是氢泡形成的前体。低中剂量的辐照缺陷类型基本一致,而与高剂量的不同,因为高剂量辐照下更容易生成H/V更高的空位团簇,也会引起氢泡的量增多,这也与透射电镜观察到的一致。3.为了研究Au与W元素的固溶态Fe-Au和Fe-Au-W合金溶质析出与辐照缺陷的相关性,以纯铁做对比,将铁基模型合金同时在室温下,进行高剂量的氢离子辐照处理,随后在300℃下连续时效到100h,采用慢正电子多普勒展宽谱,研究辐照缺陷的演化行为。两种铁基合金辐照后的S参数变化较小,说明抗辐照肿胀性能良好。同时,三元合金中W元素也减缓了Au在缺陷部位的析出行为,W参数的增加不仅受到溶质W元素对Au析出物的影响,还受到富W的Laves相界面效应的影响。对样品进行纳米压痕的硬度测试,发现辐照并时效后的铁基合金的宏观硬度对比固溶态样品降低,缺陷处析出物的粗化可以解释这种现象。
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