王瑾 贺新福 曹晗 贾丽霞 豆艳坤 杨文

(中国原子能科学研究院， 反应堆工程技术研究部， 北京 102413)

1 引 言

在聚变反应堆中， 核结构材料将遭受恶劣的工作环境(高温、高压和高通量的中子辐照)， 由此材料会发生级联碰撞和He 辐照损伤， 经长时间服役，出现肿胀、硬化和脆化等性能恶化[1-3].低活化铁素体/马氏体钢(reduced activation ferritic/martensitic steels， RAFM)作为典型的体心立方(bcc)结构Fe 基材料， 因具有抗高热负荷性能， 抗高能粒子辐照性能和较好力学性能成为未来聚变堆候选结构材料.然而目前RAFM 钢的发展瓶颈为辐照脆化和高温强度不足.辐照硬化脆化主要归因于位错环、富 Cr 析出物、He 泡等辐照缺陷阻碍位错运动[4-25].Hardie 等[4]发现 Fe-Cr 合金在辐照下会产生富Cr 析出相， 随后， 文献[5-7]采用分子动力学方法对富Cr 析出物与位错的相互作用机制及硬化机理进行了研究， 模拟发现富Cr 析出物会阻碍位错运动， 引起剪切应力增大， 且不同析出物尺寸、Cr 含量和切过位置均会对硬化效果产生不同影响.与之类似， He 泡[8-10]和位错环[11-15]也会阻碍位错滑移进而产生硬化.Terentyev 等[11]发现位错环与刃位错之间存在排斥作用， 而当位错环上富集Cr 时则由排斥转为吸引.Rong等[12]发现位错环迁移能很低， 容易被刃位错拖拽并随之一起滑移.位错环与刃位错的相互作用与温度(300—900 K)相关[13]: 当温度较高时， 位错环被刃位错拖拽一起运动; 当温度较低时， 位错环会被刃位错线拖拽一段距离后从位错上分离出来.可见， 温度会影响位错环与刃位错的相互作用机……