杨朝曦 柳文波† 张璁雨 贺新福孙正阳 贾丽霞 师田田 恽迪

1) (西安交通大学核科学与技术学院， 西安 710049)

2) (清华大学材料学院， 北京 100084)

3) (中国原子能科学研究院， 北京 102413)

基于WBM相场模型对热力学条件和辐照条件下Fe-Cr合金晶界处Cr元素偏析行为进行了模拟.模拟结果表明温度对Fe-Cr合金晶界处Cr元素的偏析有很大影响: 当温度低于500 ℃时， 晶界处的偏析量很小;而当温度高于500 ℃时晶界处的偏析量增加明显.基体中Cr元素含量对晶界Cr元素的相对偏析量也有显著影响: 随着基体中Cr元素含量的增加， 相同模拟条件下晶界处Cr元素的相对浓度增量降低.辐照条件下，晶界处Cr元素的相对偏析量比热力学条件下的相对偏析量有明显增加; 随着辐照剂量率的提高， 晶界中心处Cr元素浓度增量变大; 相同辐照条件下， 随着Cr元素含量的增加， 晶界处Cr元素的相对浓度增量也降低.

1 引 言

铁素体/马氏体(F/M)钢由于具有优于奥氏体钢的抗辐照肿胀和抗蠕变断裂等综合性能， 是一种非常有应用前景的先进核能系统候选材料[1-3]，例如钠冷快堆的燃料包壳材料、四代堆的压力容器材料和聚变堆的结构材料等[4].F/M钢主要是Fe-Cr系的合金， 其中Cr的原子百分比大约为7%—15%.研究表明， 晶界是析出相形核长大的有利位置[5]， 而F/M钢在晶界处常常会发现Cr元素的辐照诱导偏析(RIS): 晶界处Cr的富集会增加沉淀，从而导致材料的脆化; 而晶界处Cr的耗尽可能会极大地弱化晶界的耐腐蚀性[6].实际上， 在热力学条件下， Fe-Cr合金中……