金属学报

作者：王栋, 徐连勇, 赵雷, 韩永典, 宋恺

单位：1 天津大学 材料科学与工程学院 天津 300350；2 天津大学 天津市现代连接技术重点实验室 天津 300350；3 天津大学 高性能轧辊材料与复合成形全国重点实验室 天津 300350

关键词：316H钢,焊缝金属,辐照,He泡,相场模拟,

基金：国家杰出青年科学基金项目(52025052)

316H钢是第四代先进核反应堆重要的候选结构材料。在服役过程中，材料长期处于高温、辐照以及复杂应力的服役环境，工况极其严苛。尤其是由于核嬗变导致的辐照He泡会造成严重的辐照脆化，加速材料的失效。为阐明He泡在母材和焊缝金属中的演化规律及其对力学性能的影响。本工作基于He泡相场和晶体塑性耦合求解框架，模拟了316H钢及其焊缝金属中He泡的演化行为以及He泡对力学行为的影响。结果表明，He泡通过吸收过饱和空位和He原子形核生长，并在后期通过合并和Ostwald熟化进行长大。焊缝金属中高密度位错偏置吸收间隙原子导致空位浓度过剩以及位错作为快速扩散通道，共同导致了He泡的快速生长。在小应变时，外应变与He泡内压共同主导应力-应变响应，宏观应力为负值；随着外应变增加，应力-应变响应则由外应变主导。拉伸过程中，He泡与基体界面周围出现了显著的应力集中，相应地，应力集中处也发生了较大的塑性变形。在外加应变为4%时，焊缝金属中形成了显著的塑性变形带。

来源：2026年第1期

《金属学报》期刊编辑部

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