近日，中國科學院近代物理所材料中心與北京有色金屬研究院材料所，在釩合金抗輻照性能機理研究方面取得進展。相關研究成果發表在Nuclear Fusion上。
核聚變的實現有望為人類能源問題提供終極方案，而可控核聚變的發展亟需多個技術領域的突破。其中，材料問題是可控核聚變發展的關鍵問題。釩合金以優良的高溫強度、低活化性以及與液態增殖劑的相容性而成為核聚變堆先進包層的重要候選材料，其抗輻照性能是目前關注的重點。
科研人員依託近代物理所蘭州重離子加速器（HIRFL）中能輻照終端（SFC-T1）開展釩合金的輻照效應研究。該研究對釩合金進行了不同程度的冷加工及後續高溫退火處理來調控位錯，科研人員針對晶粒、位錯線、納米空洞三個因素對釩合金的抗輻照性能開展系統研究。同時，分析不同初始微結構對輻照缺陷的影響，並量化分析了初始微結構的尾閭強度對材料輻照硬化的影響。
研究發現，冷加工和退火過程在材料中引入的高密度位錯線可降低輻照位錯環尺寸，進而提升材料的抗輻照硬化能力。另一方面，冷軋過程和高溫退火引入的不同尺寸位錯線對輻照硬化的影響趨勢有明顯差別。此外，高密度的納米空洞（1.3 nm）可顯著提升釩合金的抗輻照硬化能力。
該研究探明了合金化工藝外增強釩合金抗輻照性能的途徑，為完善輻照損傷理論及釩合金的抗輻照性能優化提供了基礎依據。研究工作得到國家自然科學基金委員會的支持。
高密度納米空洞對輻照硬化的影響（韓旭孝/圖）
來源：中國科學院近代物理研究所
