铁素体/马氏体FeCr合金辐照损伤多尺度模拟研究

铁素体/马氏体FeCr合金作为先进核能系统（聚变堆、四代堆、ADS）最具吸引力的候选结构材料之一，其辐照性能引起了科学界的广泛关注并获得了大量的辐照试验数据，本课题组也已完成了不同损伤剂量下F/M钢的辐照试验并对其力学性能和微观组织进行了测量分析，但目前科学界对于FeCr合金的辐照损伤行为和机理尚未弄清（如强度等与Cr含量呈高度非线性关系）。利用计算机模拟辐照损伤是研究FeCr合金辐照行为和机理的有效手段，最近国际上提出采用多尺度模拟来研究FeCr合金的辐照损伤过程并取得了很多成果。本申请拟在国内第一次采用多尺度模拟方法并结合已有试验结果来研究F/M FeCr合金的辐照损伤行为和机理，探索影响其辐照性能的关键因素，预测其力学性能和使役行为，初步建立辐照损伤多尺度模拟方法。.同时通过本项目研究为我国进一步开展新型材料的辐照损伤研究建立基础。

在国家自然科学基金的资助下，本课题组针对FeCr合金辐照损伤机理开展了深入研究，采用透射电镜观察了辐照后样品（F82H、T91、Eurofer97）的微观结构，分析了辐照温度、辐照剂量、He含量对显微结构的影响。采用分子动力学研究了α-Fe和FeCr合金中倾斜晶界的结构、解理断裂机理、He的扩散机理、富Cr析出物及空洞对晶界断裂的影响。基于分子动力学和团簇动力学开发了辐照缺陷长时间演化模拟程序Radieff，利用Radieff模拟了T=300K情况下Ar+辐照C276后显微结构的演化过程，计算了位错环和空洞的尺寸，并与实验结果进行了对比，两者吻合的很好。通过3年的研究，我们对FeCr合金辐照损伤机理有了更深的认识，累计发表论文8篇（SCI：5篇；EI：2篇）。但到目前为止关于FeCr合金辐照损伤机理还有诸多科学问题没有解决，如能获得国家自然基金委的进一步资助，我们有信心做出更高水平的原创性科研成果，为我国核材料的研制以及材料辐照效应研究添砖加瓦。