【摘 要】
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低活化的铁素体/马氏体钢(RAFM)具有高导热率、低热膨胀率、高抗辐照肿胀能力,是未来核聚变堆重要的候选结构材料。在聚变堆高能中子辐照环境,由于(n,a)核反应产生的高浓度He在材
【出 处】
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中国科学院研究生院(近代物理研究所)
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低活化的铁素体/马氏体钢(RAFM)具有高导热率、低热膨胀率、高抗辐照肿胀能力,是未来核聚变堆重要的候选结构材料。在聚变堆高能中子辐照环境,由于(n,a)核反应产生的高浓度He在材料中的积累对于材料微观结构和宏观性能的影响是关系这类材料服役寿命的重要问题。本工作研究了面向聚变反应堆应用的两种国产低活化钢(CLF、CNS)的辐照硬化效应,利用近代物理研究所320k V高压实验平台提供的4He离子束进行辐照实验,采用75-540 ke V多能注入方法,在样品表面至1微米深度形成He浓度和离位损伤的坪区分布;达到3个辐照剂量,对应离位损伤水平分别为6x10-3、6x10-2、6x10-1 dpa,对应注He浓度100,1000,10000 appm(百万分之一原子比)。同时,开展了3.68 Me V/u的Sn离子辐照实验,在CLF、CNS钢样品近表面形成均匀的离位损伤区域,通过与注He实验结果的对比,以突出He的积累对辐照硬化的贡献。利用纳米压痕仪对空白样品、He注入样品、Sn离子辐照的样品进行了连续刚度测试。基于NIX—GAO模型对纳米硬度数据进行分析,获得了注入He的区域样品纳米硬度的数据,研究表明注He区域的纳米硬度与辐照损伤水平之间存在着1/2次幂函数的关系。在未辐照时,CLF钢比CNS钢的纳米硬度略低,随着辐照剂量的增加,CLF钢呈现的辐照硬化现象更明显。He的注入是低活化钢辐照脆化的主要原因。
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