丁兆楠杨义涛宋银张丽卿缑洁张崇宏†罗广南

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)

高能重离子辐照的低活化钢硬化效应∗

丁兆楠1)杨义涛1)宋银1)张丽卿1)缑洁1)张崇宏1)†罗广南2)

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)

(2016年11月28日收到;2017年3月13日收到修改稿)

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◦C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24µm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 sti ff ness 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 e ff ect),从而有效避免了低能离子辐照的软基体效应(softer substrate e ff ect).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.

低活化钢,N/Fe离子辐照,硬化,空位团

1 引言

核聚变能源作为未来重要的清洁能源,拥有取之不尽、用之不竭的特点,因而成为国际上研究的热点.1985年,美国、苏联倡议启动国际热核实验反应堆即ITER(International Thermonuclear Experiment Reactor)计……