金属学报

作者：刘彩艳, 冯泽华, 张云鹏, 余康, 吴璐, 马聪, 张静

单位：1.西安理工大学 材料科学与工程学院 西安 710048；2.西北工业大学 凝固技术国家重点实验室 西安 　710072；3.中国核动力研究设计院 成都 　610005

关键词：气泡,相场法,辐照,应力场,

基金：国家自然科学基金项目(U2267253,51704243);陕西省自然科学基础研究计划项目(2022JM-238)

Fe-Cr系合金是反应堆堆芯关键部件用材，辐照缺陷和不溶解嬗变He气等簇聚形成气泡，是该类材料不可逆辐照肿胀和脆性根源。本工作利用介观尺度的相场模型耦合辐照、温度和弹性应力场，研究了合金成分和位错应力场对Fe-Cr合金气泡演化的影响。结果表明，当体系中的气体和空位过饱和时，气体原子优先在空位团簇和位错等异质形核位点处聚集，并吸收空位和气体原子而长大。当气泡长大到一定尺寸时，其气体含量不再增加，主要通过吸收空位来进一步生长，此时气泡内的压力低于相同尺寸气泡的平衡压力，气泡内的空位饱和度较高，气泡主要表现为空洞的性质。Cr元素的加入会降低空位和气体原子的扩散速率，随着合金中Cr含量的增加，气泡的形核孕期延长，延缓气泡的形核和长大。位错应力场通过与空位和气体原子的相互作用，促进气泡优先在刃型位错的拉应力区形核，加速了气泡局域择优形核长大。本工作阐明了影响气泡生长的关键动力学因素，如微结构、扩散等，为辐照气泡组织调控和稳定力学性能提供了重要依据。

来源：2024年第9期

《金属学报》期刊编辑部

查看金属学报杂志2024年第9期