Zr基非晶合金中的He行为研究

Helium embrittlement of reactor structural materials affects the development of nuclear power. At present, improving the sink strength by introducing the high density dislocations, nano-dispersion phases and precipitated phases in structural materials is one of the effective way to improve the helium embrittlement resistance and develop nuclear materials. Amorphous alloy is a new alloy with no grain boundaries, heterogeneous microstructure, and liquid-like spots, and also is an inherent high sink strength alloy with excellent resistance to irradiation. However, the helium behavior and helium embrittlement resistance of amorphous alloy are still unclear. Here, Zr-based amorphous alloys is used to study the helium behavior in amorphous alloys. The mechanism of the formation and evolution of helium bubbles, and the influence of helium and helium bubbles on the mechanical properties of amorphous alloy is investigated. The helium embrittlement resistance of amorphous alloy is explored. That will provide a scientific basis for the application of amorphous alloy in the field of nuclear materials and development of new anti-helium embrittlement materials.

反应堆结构材料的氦脆问题一直困扰着核能的发展。目前，结构材料中引入高密度位错、加入纳米弥散相以及析出相提高材料的库强度（sink strength）是提高材料抗氦脆能力和发展未来核能材料最有效的手段之一。非晶合金具有无晶界、微结构不均匀、含有类液态纳米点等结构特征，是一种新型高库强度合金, 具有优异的抗辐照能力。然而，非晶合金中的氦原子行为、抗氦脆能力至今仍不清楚。本项目以Zr基非晶合金为模型，通过He离子注入技术研究非晶合金中的He行为。考察非晶合金中氦泡形成与演化的微观机理，He以及氦泡对非晶合金力学性能的影响，探索非晶合金的抗氦脆机理。为非晶合金在核能领域的应用，以及新型抗氦脆材料的研发提供科学依据。

反应堆结构材料的氦脆问题一直困扰着核能的发展。目前，结构材料中引入高密度位错、加入纳米弥散相以及析出相提高材料的库强度（sink strength）是提高材料抗氦脆能力和发展未来核能材料最有效的手段之一。非晶合金具有无晶界、微结构不均匀、含有类液态纳米点等结构特征，是一种新型高库强度合金, 具有优异的抗辐照能力。然而，非晶合金中的氦原子行为、抗氦脆能力至今仍不清楚。本项目以Zr基非晶合金为模型，通过He离子注入技术研究非晶合金中的He行为。研究表明高He辐照剂量下非晶合金中有He泡形成，且He泡的尺寸和密度随辐照剂量的升高而增加。He离子的辐照能有效的提高非晶合金的塑形和蠕变性能，但大尺寸的氦泡会进一步使材料发生脆化，初步建议了非晶合金中辐照缺陷与力学性能的变化关系。利用非晶合金在低辐照剂量下，高的He吸附能力的优点，制备出具有优异抗He辐照肿胀的晶体/非晶/晶体多层膜材料, 为非晶合金在核能领域的应用，以及新型抗氦脆材料的研发提供科学依据