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Microstructure,hardening and deuterium retention in CVD tungsten irradiated with neutrons at temperatures of defect recovery stagesⅡandⅢ

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Tungsten 2022年第3期4卷 248-260页

作者： Xiao-Ou Yi Tatsuya Kuwabara Vladimir KhAlimov Yu-Feng Du Wen-Tuo Han Ping-Ping Liu Bin-You Yan Jiu-Peng Song Kenta Yoshida Takeshi Toyama Fa-Rong Wan somei ohnuki Yuji Hatano Yasuyoshi Nagai School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing100083China Graduate School of Engineering Nagoya UniversityFuro-choChikusa-kuNagoya464-8063Japan Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry Russian Academy of SciencesMoscow119071Russia Institute for Materials Research Tohoku UniversityNarita-cho 2145-2OaraiIbaraki311-1313Japan Xiamen Tungsten Co.Ltd. Xiamen361021China School of Materials Science and Engineering Xihua UniversityChengdu610039China Hydrogen Isotope Research Center University of ToyamaToyama930-8555Japan

Samples of ultra-high-purity tungsten prepared using chemical vapour deposition(CVD)technique were irradiated with neutrons at temperatures T_(irr)=373-483 K(stage Ⅱ of defect recovery)and T_(irr)=573-673 K(stage Ⅲ)up to 0.15 displacements per atom(dpa)in the Belgian reactor(BR2).The study of the microstructure of neutron-damaged samples using transmission electron microscopy(TEM)revealed visible defects with a predominance of dislocation loops.With an increase in the neutron irradiation temperature,the spatial distribution of the loops acquired pronounced inhomogeneity,and their average size moderately increased.Cavities and voids were not observed.Irradiation-induced hardening was found and a linear correlation was obtained between Vickers microhardness and nanohardness for undamaged and neutron-irradiated CVD-W samples.Irradiation of tungsten with neutrons led to a significant increase in the retention of deuterium,which accumulated mainly in vacancy-type traps.Furthermore,the influence of the columnar grain structure in low-dose neutron-irradiated tungsten seemed to be non-trivial upon deuterium retention.

关键词： CVD-W Neutron irradiation Microstructure Hardening Deuterium retention

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Effect of Deuterium Ion Implantation on Microstructures of Fe-M (M=V, W, Ta) Alloys

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Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 2013年第3期26卷 303-306页

作者： Shaoning JIANG Farong WAN Yi LONG Jianchao HE Pingping LIU somei ohnuki Naoyuki HASHIMOTO School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology Beijing Faculty of Engineering Hokkaido University

To study the effect of tungsten, vanadium and tantalum on the microstructures in CLAM （China Low Activation Martensitic） steel after irradiation respectively, the microstructures of Fe-M （M= V ,W, Ta） model alloys were investigated after implanted deuterium ions using an ion accelerator at 773 K. After implanted deuterium ion, TEM （Transmission Electron Microscope） observation and EDX （Energy Dispersive X-ray Spectrom） analysis have been carried out. The result showed that tiny voids were observed in all model alloys after implanted the same dose of deuterium ions. The swelling rate in FeTa alloy was the smallest among the three alloys. Unlike FeW and FeV alloys, there was the segregation in FeTa alloy under a fluence of 5×1017D＋ /cm2 at 773 K. A theoretical analysis showed that the void growth in FeTa alloy slowed down due to tantalum segregation near voids. It indicates that tantalum plays an important role in the improved irradiation resistance of CLAM steel.

关键词： Ions implantation Void Radiation-induced segregation Swelling

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RE_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)/YSZ薄膜的微观组织研究

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稀有金属材料与工程 2007年第9期36卷 1570-1573页

作者：张利文丁铁柱朱志强王强姜涛 somei ohnuki 王永明内蒙古大学内蒙古呼和浩特010021 Hokkaido University Sapporo 060-8628Japan

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)单晶衬底上生长了RE0.5Sr0.5CoO3-δ(RE=La,Pr,Nd)薄膜。采用X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)测试了RE0.5Sr0.5CoO3-δ(RESCO)薄膜的微结构和表面形貌。结果表明:RE0.5Sr0.5CoO3-δ系列薄膜... 详细信息

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)单晶衬底上生长了RE0.5Sr0.5CoO3-δ(RE=La,Pr,Nd)薄膜。采用X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)测试了RE0.5Sr0.5CoO3-δ(RESCO)薄膜的微结构和表面形貌。结果表明:RE0.5Sr0.5CoO3-δ系列薄膜沿方向择优生长;La0.5Sr0.5CoO3-δ(LSCO)薄膜在550℃热处理后呈现Ostwald生长,具有分散的岛状结构,在热处理温度达到750℃时岛状结构发生靠拢,同时晶粒度增大;Pr0.5Sr0.5CoO3-δ(PSCO)薄膜在750℃热处理后具有长程有序结构,呈现枝晶生长。

关键词： RE0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜 SEM 表面形貌微结构

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Microstructure change in deuterium implanted CLAM steel induced by electron irradiation

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2011年第1期54卷 111-114页

作者： HUANG YiNa WAN FaRong XIAO Xin ohnuki somei HASHIMOTO Naoyuki Department of Material Physics and Chemistry University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China Beijing Key Laboratory of New Energy and Technology Beijing 100083 China Faculty of Engineering Hokkaido University Sapporo 060-8628 Japan

As Reduced Activation Ferritic/Martensitic (RAFM) steel is considered the primary candidate for use as a structural material in fusion power reactors,many countries are developing different kinds of RAFM.China is developing new CLAM (China Low Activation Martensitic) steel.The study investigates microstructural changes in CLAM steel implanted with deuterium ions induced by 1250 keV electron irradiation from R.T.to 873 K,and observes both the growth and shrinkage of the defect clusters produced by deuterium ion implantation under the electron irradiation.

关键词：电子辐照显微结构聚变发电反应堆钢氘离子注入材料使用马氏体

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Mechanical property and irradiation damage of China Low Activation Martensitic(CLAM) steel

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2012年第11期55卷 2057-2061页

作者： ZHU YanYong WAN FaRong GAO Jin HAN WenTuo HUANG YiNa JIANG ShaoNing QIAO JianSheng ZHAO Fei YANG ShanWu ohnuki somei HASHIMOTO Naoyuki Department of Materials Physics and Chemistry University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Central Iron and Steel Research Institute Beijing 100081China Department of Engineering Physics University of WisconsinWI53706USA China Institute of Atomic Energy Beijing 102413China Department of Material Physics Guizhou UniversityGuiyang 550025China Faculty of Engineering Hokkaido UniversitySapporo 060JapanDepartment of Material PhysicsGuizhou UniversityGuiyang 550025China

China Low Activation Martensitic(CLAM) steel is being studied to develop the structural materials for a fusion reactor,which has been designed based on the well-known 9Cr1.5WVTa steel.The effect of tempering temperature on hardness and microstructure of CLAM steel was studied.The strength of CLAM steel increased by adding silicon,and the ductility remained constant.Conversely,while CLAM steel maintained good ductility with the addition of yttrium,its tensile strengths were greatly degraded.Behaviors under electron irradiation of CLAM steel were examined using the high voltage electron microscope.Electron irradiation at 450℃ formed many voids in CLAM steel with basic composition,whereas CLAM with silicon steel did not change the microstructure significantly.

关键词：马氏体硅钢辐照损伤力学性能活化中国拉伸强度电子辐照

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注氘低活化马氏体钢在电子辐照下的缺陷行为

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原子能科学技术 2010年第6期44卷 681-685页

作者：黄依娜万发荣乔建生肖鑫 ohnuki somei HASHIMOTO Naoyuki 北京科技大学材料科学与工程学院材料物理与化学系北京100083 北京市新能源材料与技术重点实验室北京100083 北海道大学工学部

低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢被视为国际热核聚变反应堆以及聚变反应堆的第1壁候选结构材料之一,很多国家均在研究不同的RAFM钢,中国低活化马氏体(CLAM)钢的研究亦正在进行。核聚变会产生氢、氦、氘及氚,这些气体元素与辐照缺陷结合在一... 详细信息

低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢被视为国际热核聚变反应堆以及聚变反应堆的第1壁候选结构材料之一,很多国家均在研究不同的RAFM钢,中国低活化马氏体(CLAM)钢的研究亦正在进行。核聚变会产生氢、氦、氘及氚,这些气体元素与辐照缺陷结合在一起,对材料的辐照性能会产生较大影响。本文对注氘后不同温度下的辐照后微观结构进行研究。试验利用日本北海道大学的JEOL-1300高压电子显微镜研究注氘CLAM钢从室温到873K在1250keV电子辐照下的微观结构变化。研究结果表明,在电子辐照下,注氘产生的缺陷团会出现消失和长大两种现象,意味着间隙型与空位型位错环在注氘过程中同时产生。并研究了注氘产生的空洞。

关键词：低活化钢氘辐照损伤位错环空洞

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纯铁中氢与辐照缺陷相互作用的同位素效应

纯铁中氢与辐照缺陷相互作用的同位素效应

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第四届全国反应堆物理与核材料学术研讨会

作者：万发荣黄依娜 ohnuki somei 北京科技大学材料科学与工程学院材料物理与化学系北海道大学工学部

中子辐照时的(n,p)和(n,α)核嬗变反应,会在材料中产生大量的氢、氦元素。另一方面,核聚变堆环境中存在的氘、氚元素亦可以进入材料,与辐照缺陷结合在一起。因此,研究氢、氘、氚元素与辐照缺陷的相互作用具有重要意义。本文通过研究在...

中子辐照时的(n,p)和(n,α)核嬗变反应,会在材料中产生大量的氢、氦元素。另一方面,核聚变堆环境中存在的氘、氚元素亦可以进入材料,与辐照缺陷结合在一起。因此,研究氢、氘、氚元素与辐照缺陷的相互作用具有重要意义。本文通过研究在室温下注氢与注氘后的纯铁在不同温度下电子辐照的微观结构变化,以探讨氢与辐照缺陷相互作用的同位素效应。

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氦、氘对纯铁辐照缺陷的影响

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物理学报 2013年第16期62卷 305-311页

作者：姜少宁万发荣龙毅刘传歆詹倩大贯惣明北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 北海道大学工学研究院日本札幌060-8628

在核聚变堆的辐照环境中,核嬗变产物氢、氦对结构材料的抗辐照性能将产生很大的影响.本实验采用离子注入和电子辐照模拟研究了氦和氘对具有体心立方结构的纯铁的影响.采用离子加速器在室温分别对纯铁注入氦离子和氘离子,经500℃时效1h... 详细信息

在核聚变堆的辐照环境中,核嬗变产物氢、氦对结构材料的抗辐照性能将产生很大的影响.本实验采用离子注入和电子辐照模拟研究了氦和氘对具有体心立方结构的纯铁的影响.采用离子加速器在室温分别对纯铁注入氦离子和氘离子,经500℃时效1h后在高压电镜下进行电子辐照.结果表明:室温注氦和室温注氘的纯铁在500℃时效后分别形成间隙型位错环和空位型位错环.在电子辐照下,间隙型位错环吸收间隙原子而不断长大,而空位型位错环吸收间隙原子不断缩小.通过计算位错环的变化速率发现,空位型位错环比间隙型位错环吸收了更多的间隙原子,即室温注氘纯铁的位错偏压比室温注氦纯铁的偏压参量大,这意味着相同实验条件下空位型位错环对辐照肿胀的贡献大于间隙型位错环对辐照肿胀的贡献.利用氦-空位复合体和氘-空位复合体的结构,分析了注氦和注氘后在纯铁中形成不同类型位错环的原因.

关键词：氦氘辐照损伤位错环

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电子辐照下注氘Fe-10Cr合金的微观结构变化

电子辐照下注氘Fe-10Cr合金的微观结构变化

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中国核学会2011年学术年会

作者：刘平平詹倩万发荣白嘉伟柯丹 ohnuki somei 北京科技大学材料科学与工程学院北海道大学工学部

开发可控的商用核聚变反应堆是解决未来能源供应问题的重要途径。在聚变能的开发和研究中,低活化铁素体/马氏体(Reduced Activation Ferritic/Martensitic-RAFM)钢因为具有很好的抗辐照肿胀性能,加工性能以及成本优势,被普遍认为是新一... 详细信息

开发可控的商用核聚变反应堆是解决未来能源供应问题的重要途径。在聚变能的开发和研究中,低活化铁素体/马氏体(Reduced Activation Ferritic/Martensitic-RAFM)钢因为具有很好的抗辐照肿胀性能,加工性能以及成本优势,被普遍认为是新一代核聚变和聚变反应堆的候选结构材料之一。在聚变反应堆中结构材料的工作环境很复杂,不仅要受到核反应产生的高能中子辐照而且氘氚等也可能注入到材料中。为了研究氘离子以及辐照对RAFM钢微观结构的影响,采用Fe-10Cr作为二元模型合金,在室温下进行58keV氘离子注入后,再进行高能电子辐照,以模拟研究氘离子与辐照缺陷的相互作用。利用日本北海道大学的JRM-ARM超高压电镜从350℃到500℃温度下进行1000keV电子辐照,并原位观察试样在辐照过程中的微观结构变化。研究结果表明,位错环的尺寸随辐照剂量和温度的增加而增加,位错环的长大速率随辐照剂量的增加而减小。利用在不同温度下(350℃-500℃)位错环的增长情况做了空位迁移能的计算,得出氘离子注入后的Fe-10Cr合金中的空位迁移能约为0.66±0.1eV。

关键词：氘位错环空位迁移能

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同位素效应对铁中辐照损伤的影响

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功能材料 2013年第2期44卷 262-265页

作者：姜少宁万发荣龙毅贺建超王帅大貫惣明北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 北海道大学工学部

有关氦与辐照缺陷的相互作用已有不少系统性的工作,但对氢与辐照缺陷的相互作用的研究不多。特别是氢的同位素氘或者氚存在于核聚变反应堆中,关于氢的同位素效应对辐照损伤的研究工作很少。采用离子加速器在室温下对纯铁注入氘离子,经50... 详细信息

有关氦与辐照缺陷的相互作用已有不少系统性的工作,但对氢与辐照缺陷的相互作用的研究不多。特别是氢的同位素氘或者氚存在于核聚变反应堆中,关于氢的同位素效应对辐照损伤的研究工作很少。采用离子加速器在室温下对纯铁注入氘离子,经500℃时效1h后,研究了电子辐照下位错环的演变过程并讨论了同位素效应对位错环偏压的影响。实验表明,随辐照剂量的增加,空位型位错环的尺寸逐渐减小直至消失。由于注氘纯铁中的位错偏压小,其空位型位错环缩小的速率比注氢纯铁中空位型位错环小,由此可以推断注氘纯铁比注氢纯铁抗辐照损伤性能好。

关键词：氘离子注入辐照损伤位错环偏压

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