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高能重离子辐照的低活化钢硬化效应

丁兆楠 杨义涛 宋银 张丽卿 缑洁 张崇宏 罗广南

高能重离子辐照的低活化钢硬化效应

丁兆楠, 杨义涛, 宋银, 张丽卿, 缑洁, 张崇宏, 罗广南
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  • 为了探讨聚变堆候选低活化钢的抗辐照性能,在兰州重离子加速器国家实验室HIRFL的材料辐照终端,利用63 MeV的14N离子和336 MeV的56Fe离子在-50℃下对一种国产低活化钢进行辐照实验.借助离子梯度减能装置,使入射离子能量在0.22-6.17 MeV/u之间变化,从而在样品表面至24 μm深度范围内产生0.05-0.20 dpa的原子离位损伤坪区.利用纳米压痕仪测试样品辐照前后的显微硬度,通过连续刚度测量(constant stiffness measurement)得到低活化钢硬度的深度剖面信息.使用Nix-Gao模型很好地描述了纳米压痕硬度随深度递减的现象(压痕尺寸效应,indentation size effect),从而有效避免了低能离子辐照的软基体效应(softer substrate effect).正电子湮灭寿命谱显示低活化钢在辐照之后长寿命成分增加,说明样品中产生了大量缺陷形成空位团,从而导致了材料力学性能的变化,在离子辐照剂量增加至0.2 dpa时,平均寿命τm增加量逐渐变慢,材料中辐照产生的缺陷趋于饱和.
      通信作者: 张崇宏, c.h.zhang@impcas.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金大科学装置联合基金(批准号:U1532262)和国家磁约束核聚变能发展计划专项(批准号:2011GB108003)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-28
  • 修回日期:  2017-03-13
  • 刊出日期:  2017-06-05

高能重离子辐照的低活化钢硬化效应

  • 1. 中国科学院近代物理研究所, 兰州 730000;
  • 2. 中国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031
  • 通信作者: 张崇宏, c.h.zhang@impcas.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金大科学装置联合基金(批准号:U1532262)和国家磁约束核聚变能发展计划专项(批准号:2011GB108003)资助的课题.

摘要: 为了探讨聚变堆候选低活化钢的抗辐照性能,在兰州重离子加速器国家实验室HIRFL的材料辐照终端,利用63 MeV的14N离子和336 MeV的56Fe离子在-50℃下对一种国产低活化钢进行辐照实验.借助离子梯度减能装置,使入射离子能量在0.22-6.17 MeV/u之间变化,从而在样品表面至24 μm深度范围内产生0.05-0.20 dpa的原子离位损伤坪区.利用纳米压痕仪测试样品辐照前后的显微硬度,通过连续刚度测量(constant stiffness measurement)得到低活化钢硬度的深度剖面信息.使用Nix-Gao模型很好地描述了纳米压痕硬度随深度递减的现象(压痕尺寸效应,indentation size effect),从而有效避免了低能离子辐照的软基体效应(softer substrate effect).正电子湮灭寿命谱显示低活化钢在辐照之后长寿命成分增加,说明样品中产生了大量缺陷形成空位团,从而导致了材料力学性能的变化,在离子辐照剂量增加至0.2 dpa时,平均寿命τm增加量逐渐变慢,材料中辐照产生的缺陷趋于饱和.

English Abstract

参考文献 (27)

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