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FeCrAl-ODS钢的辐照位错环演变及其辐照硬化效应

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粉末冶金工业 2024年第3期34卷 28-33页

作者：龙弟均徐海波孙永铎吕俊男中国核动力研究设计院四川成都610041 中国核工业集团有限公司北京100822

为了研究FeCrAl-ODS钢的抗辐照性能,采用原位离子辐照方法研究了FeCrAl-ODS钢辐照过程中位错环的演变,采用纳米硬度表征了FeCrAl-ODS钢的辐照硬化效应。研究结果表明:经离子辐照后,FeCrAl-ODS钢中产生了和1/2位错环,位错环的平均直径和... 详细信息

为了研究FeCrAl-ODS钢的抗辐照性能,采用原位离子辐照方法研究了FeCrAl-ODS钢辐照过程中位错环的演变,采用纳米硬度表征了FeCrAl-ODS钢的辐照硬化效应。研究结果表明:经离子辐照后,FeCrAl-ODS钢中产生了和1/2位错环,位错环的平均直径和位错环数密度都随辐照损伤剂量的增大而增大。随辐照温度的升高,位错环的生长速率增大而数密度有所降低。经10 dpa离子辐照后,FeCrAl-ODS钢的辐照硬化值仅为0.35 GPa。相比FeCrAl合金,FeCrAl-ODS钢具有较好的抗辐照硬化性能。

关键词： FeCrAl-ODS钢离子辐照位错环纳米硬度辐照硬化

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增材制造316不锈钢的Fe离子辐照硬化

粉末冶金技术 2024年

作者：施建辉全琪炜刘政平刘向兵武焕春徐超亮蒙新明祁爽阳江核电有限公司苏州热工研究院有限公司

采用选区激光熔化成型增材制造技术制备了316不锈钢，通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度计等设备表征了传统制造和增材制造316不锈钢的组织性能，并使用3.5 MeV的Fe离子常温辐照两种316不锈钢，研究两种不锈钢的辐照硬... 详细信息

采用选区激光熔化成型增材制造技术制备了316不锈钢，通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度计等设备表征了传统制造和增材制造316不锈钢的组织性能，并使用3.5 MeV的Fe离子常温辐照两种316不锈钢，研究两种不锈钢的辐照硬化效应。结果表明，增材制造316不锈钢拥有典型的柱状晶特征，整体为单一的奥氏体γ相，内部存在高密度的胞壁状亚晶结构，硬度在扫描面和沉积面表现出各向异性，Fe离子辐照后产生了辐照硬化效应，且增材制造316不锈钢的辐照硬化率低于传统制造316不锈钢，但也存在辐照硬化的各向异性。

关键词：增材制造 316不锈钢离子辐照辐照硬化

增材制造316L不锈钢辐照硬化行为的温度效应研究

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核技术 2022年第9期45卷 23-32页

作者：付崇龙李健健白菊菊林俊中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

利用500 keV氦离子在不同辐照温度(350~800℃)下对选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形的316L不锈钢进行了辐照,研究了增材制造材料硬化行为的温度效应。通过纳米压痕测试发现,SLM 316L不锈钢的辐照硬化随温度的升高而降低,... 详细信息

利用500 keV氦离子在不同辐照温度(350~800℃)下对选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形的316L不锈钢进行了辐照,研究了增材制造材料硬化行为的温度效应。通过纳米压痕测试发现,SLM 316L不锈钢的辐照硬化随温度的升高而降低,样品的硬化程度从350℃的71.65%下降最高温度时的23.62%,呈现高温硬化回复的行为。透射电镜(Transmission Electron Microscope,TEM)结果表明:辐照造成的微观缺陷主要是氦泡和位错环,两者数密度和尺寸随温度的变化趋势一致,即随着温度的升高,平均数密度稳步下降,而尺寸逐渐增大,但相比之下,氦泡的温度敏感性要略高于位错环。利用弥散强化模型,计算了氦泡及位错环对辐照硬化的贡献,得到的计算值与纳米压痕测试获得的实验值随温度的变化趋势是一致的,表明SLM 316L不锈钢中辐照缺陷与辐照硬化行为具有紧密联系。分析两种缺陷分别对辐照硬化的贡献可知,除了最高温度以外,氦泡对辐照硬化的贡献都要高于位错环,并且随着辐照温度的上升氦泡数密度急剧下降带来的辐照硬化程度降低与实际辐照硬化趋势更加吻合,而位错环对辐照硬化的贡献随温度的变化较小,这与氦泡具有更高的温度敏感性一致。总体来说,辐照温度升高时,SLM 316L不锈钢中辐照缺陷数密度的下降是辐照硬化高温回复行为的主要原因。

关键词：增材制造 316L不锈钢辐照硬化氦泡位错环

奥氏体不锈钢焊接接头辐照偏析和辐照硬化的研究

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材料导报 2020年第4期34卷 98-102页

作者：李福贵雷玉成李天庆朱强张雪宁江苏大学材料科学与工程学院

为探究奥氏体不锈钢焊接接头辐照后的晶界偏析和硬化规律,实验采用剂量为2×10^17 n/cm^2、100 keV的He+对三组不同焊接参数的316L焊接接头进行辐照,并对其辐照前后的硬度、微观结构和晶界成分进行了表征。辐照后焊接接头的TEM结果表明... 详细信息

为探究奥氏体不锈钢焊接接头辐照后的晶界偏析和硬化规律,实验采用剂量为2×10^17 n/cm^2、100 keV的He+对三组不同焊接参数的316L焊接接头进行辐照,并对其辐照前后的硬度、微观结构和晶界成分进行了表征。辐照后焊接接头的TEM结果表明出现了位错环、位错缠结、位错墙、位错胞和氦泡等辐照诱导的特征微结构,但其尺寸和密度与焊接参数并无明显的关联;晶界的EDS数据表明,辐照诱导的偏析会导致焊缝原本富Cr贫Ni的晶界出现富Ni贫Cr的现象;辐照前后的显微硬度数据表明,辐照后硬度的增量随着热输入增大而减小。因此,奥氏体不锈钢焊接接头辐照偏析和辐照后显微结构的变化与普通奥氏体不锈钢类似;晶粒尺寸随着焊接热输入减小而减小,而晶粒细化使晶粒内位错通道密度增大,辐照产生的高密度缺陷对位错滑移的阻碍作用就越明显,则辐照硬化增量会随着热输入的增大而减小。

关键词：辐照偏析辐照硬化焊接接头热输入奥氏体不锈钢

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两类钒基合金的辐照硬化研究

核技术 2017年第3期40卷 19-26页

作者：颜廷星杨义涛马通达张崇宏范嘉琪丁兆楠宋银中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049 北京有色金属研究总院国家有色金属及电子材料分析测试中心北京100088

钒合金(V-Cr-Ti系列)是重要的聚变堆结构候选材料,但是相比于铁素体/马氏体钢等其他候选材料,有关钒合金(V-Cr-Ti)的辐照损伤研究较为缺乏。利用载能离子束模拟聚变堆中子辐照条件,对V-4Cr-4Ti和V-5Cr-5Ti两种样品进行了载能He离子和重... 详细信息

钒合金(V-Cr-Ti系列)是重要的聚变堆结构候选材料,但是相比于铁素体/马氏体钢等其他候选材料,有关钒合金(V-Cr-Ti)的辐照损伤研究较为缺乏。利用载能离子束模拟聚变堆中子辐照条件,对V-4Cr-4Ti和V-5Cr-5Ti两种样品进行了载能He离子和重离子辐照实验。实验采用离子束梯度减能方法在样品中产生辐照损伤的坪区,利用纳米压痕技术测试材料的辐照硬化效应。结果表明,样品纳米硬度的深度递减现象可以用Nix-Gao模型很好描述,高能重离子辐照的样品中软基体效应可以有效避免;在He离子辐照情形,He浓度(以原子百万分率计(Atomic parts per million,APPM))/位移损伤(以每原子平均离位数计(Displacement per atom,DPA))大于4 200/0.2时,两种钒合金样品出现硬化饱和现象;相近位移损伤水平下,He与空位的结合导致缺陷集团的加速长大,致使材料的辐照硬化远大于重离子辐照情形。

关键词： V-4Cr-4Ti V-5Cr-5Ti 辐照损伤辐照硬化

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钨的辐照硬化效应

材料热处理学报 2019年第11期40卷 1-12页

作者：史佳庆吴恺慆沈耀上海交通大学材料科学与工程学院

钨因其高熔点、良好的高温力学性能等优点在核能领域有着重要应用,并且是目前最具应用前景的聚变堆面向等离子体材料。钨等核材料在辐照环境服役时,通常伴随力学性能的劣化,直接威胁到反应堆的运行安全。因此,开展辐照对钨力学性能影响... 详细信息

钨因其高熔点、良好的高温力学性能等优点在核能领域有着重要应用,并且是目前最具应用前景的聚变堆面向等离子体材料。钨等核材料在辐照环境服役时,通常伴随力学性能的劣化,直接威胁到反应堆的运行安全。因此,开展辐照对钨力学性能影响的研究具有非常重要的意义。本文主要讨论钨的辐照硬化效应,首先介绍了钨独特的力学行为,之后从实验和数值模拟两方面综述了钨辐照硬化的研究进展,总结了辐照温度和剂量、塑性变形温度、晶粒度、织构等因素影响辐照硬化的规律。在此基础上,展望了该领域未来可能的研究重点。

关键词：钨辐照硬化辐照缺陷力学性能

反应堆压力容器钢A508-3辐照硬化的剂量率效应研究

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原子核物理评论 2021年第4期38卷 438-443页

作者：牛孟珂韩旭孝杨义涛张崇宏中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049

针对不同剂量率对国产反应堆压力容器钢(Reactor Pressure Vessel, RPV)A508-3辐照硬化的影响,利用3.5 MeV的Fe离子在3种不同剂量率(0.1, 0.5和1.0 dpa/h)下将样品辐照至4个不同剂量点(0.1, 0.3,1.0和3.0 dpa),采用纳米压痕技术表征样... 详细信息

针对不同剂量率对国产反应堆压力容器钢(Reactor Pressure Vessel, RPV)A508-3辐照硬化的影响,利用3.5 MeV的Fe离子在3种不同剂量率(0.1, 0.5和1.0 dpa/h)下将样品辐照至4个不同剂量点(0.1, 0.3,1.0和3.0 dpa),采用纳米压痕技术表征样品在不同辐照条件下的硬化效应。结果表明,在高剂量率(1.0 dpa/h)下,材料的硬度随剂量的增大快速增加,在0.3 dpa以后逐渐达到饱和;中剂量率(0.5 dpa/h)和低剂量率(0.1 dpa/h)下,样品硬度随剂量的变化趋势与高剂量率相似,但在0.3 dpa以后材料的硬度随剂量仍在缓慢增加。在辐照剂量低于0.3 dpa时,不同剂量率引起的辐照硬化差异较小,但在辐照剂量大于0.3 dpa时,不同剂量率辐照下的硬化效应差异显著。数据拟合结果表明,在实验剂量范围内辐照硬化的饱和值随剂量率的增加呈减函数关系。

关键词：反应堆压力容器钢 A508-3 辐照硬化离子辐照剂量率效应

16Cr-ODS铁素体钢的初始氧化物弥散相结构对抗辐照硬化和Ne离子脆化性能的作用研究

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原子核物理评论 2021年第2期38卷 203-209页

作者：陈宇光张崇宏丁兆楠杨义涛宋银中国科学院大学北京100049 中国科学院近代物理研究所兰州730000

依托兰州重离子研究装置(HIRFL),开展了3种不同氧化物弥散强化的16Cr-ODS铁素体钢的重离子辐照损伤研究,旨在探究氧化物颗粒结构参数(尺寸和密度)对材料辐照硬化和Ne离子辐照脆化效应的影响。采用6.17 MeV/u的Ni离子辐照和Ne离子,借助... 详细信息

依托兰州重离子研究装置(HIRFL),开展了3种不同氧化物弥散强化的16Cr-ODS铁素体钢的重离子辐照损伤研究,旨在探究氧化物颗粒结构参数(尺寸和密度)对材料辐照硬化和Ne离子辐照脆化效应的影响。采用6.17 MeV/u的Ni离子辐照和Ne离子,借助辐照终端的梯度减能装置在材料样品中产生了均匀的辐照损伤坪区。借助纳米压痕和小冲杆测试技术分别获得了辐照前后材料的纳米硬度和延伸率数据。探究了氧化物纳米颗粒的界面对于缺陷的的吸收尾闾(sink strength)和材料的辐照硬化/脆化的关系。结果表明,吸收尾闾越大,ODS钢的抗辐照硬化和脆化能力越强。

关键词： ODS钢氧化物颗粒辐照硬化辐照脆化吸收尾闾

冷轧和退火对V-5Cr-5Ti合金组织结构和抗辐照硬化性能的影响

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原子核物理评论 2021年第3期38卷 319-326页

作者：牛孟珂杨义涛张崇宏韩旭孝李增德中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049 北京有色金属研究总院北京100088

钒合金(V-5Cr-5Ti)是聚变堆第一壁以及包层的重要候选结构材料。不同加工工艺会对钒合金在聚变堆中的服役性能产生影响。本文利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的337 MeV的高能Fe离子对不同程度冷轧(冷变形量分别为40%、60%和80%)以及... 详细信息

钒合金(V-5Cr-5Ti)是聚变堆第一壁以及包层的重要候选结构材料。不同加工工艺会对钒合金在聚变堆中的服役性能产生影响。本文利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的337 MeV的高能Fe离子对不同程度冷轧(冷变形量分别为40%、60%和80%)以及冷轧后退火(1273 K退火1 h)的V-5Cr-5Ti合金样品进行了辐照,研究了不同的冷轧和退火处理过程对材料抗辐照硬化性能的影响。电子背散射衍射技术(EBSD)测试结果显示,随着冷变形量的增加,样品中细小破碎晶粒比例增大,晶粒平均尺寸减小。退火处理后,细小破碎晶粒出现一定程度的长大,大晶粒几乎全部消失,晶粒尺寸分布更加均匀。维氏硬度结果表明随着冷变形量的增加,硬度随之增加,退火后硬度降低。辐照之后,材料硬度升高,出现了辐照硬化效应。在冷轧样品和退火样品中都观察到了辐照硬化效应随冷变形量的增加显著减弱的现象,这表明冷变形可以显著提高材料的抗辐照硬化能力。结合EBSD和硬度数据,对冷变形和退火处理引起钒合金抗辐照硬化性能变化的机理进行了讨论。讨论结果显示,冷轧使材料总的吸收尾闾增大,引起辐照硬化程度降低,退火处理使材料中晶界密度和位错密度降低,材料的总吸收尾闾降低,辐照硬化效应增加。

关键词： V-5Cr-5Ti合金 EBSD 维氏硬度辐照硬化