用正電子湮沒(méi)技術(shù)研究H/He中性束輻照鎢鉀合金中缺陷的演化*

賀瑋迪 張培源 劉翔 田雪芬 付馨葛 鄧愛(ài)紅?

1) (四川大學(xué)物理學(xué)院, 成都 610065)

2) (核工業(yè)西南物理研究院, 成都 610041)

鉀摻雜鎢合金是一種典型的彌散強(qiáng)化鎢基材料, 鉀摻入在提高鎢材料抗沖擊能力的同時(shí), 也引入大量缺陷, 這些缺陷會(huì)對(duì)合金在服役過(guò)程中氫原子和氦原子的存在形態(tài)以及演變產(chǎn)生影響.本文使用正電子湮沒(méi)譜學(xué)方法從微觀角度研究輻照后鎢鉀合金中的缺陷信息, 通過(guò)對(duì)氫氦相關(guān)缺陷的正電子湮沒(méi)參數(shù)進(jìn)行模擬, 發(fā)現(xiàn)氫原子對(duì)正電子壽命的影響比氦原子小, 彌散在位錯(cuò)或晶界中的氫、氦原子會(huì)影響正電子湮沒(méi)區(qū)域, 而單個(gè)鉀原子的存在對(duì)氫氦相關(guān)缺陷的正電子壽命影響甚微; 結(jié)合掃描電鏡與正電子湮沒(méi)壽命譜和慢正電子束多普勒展寬譜, 測(cè)試結(jié)果確認(rèn)了鎢鉀合金中鉀泡以及其釘扎的位錯(cuò)等缺陷對(duì)氫原子和氦原子的影響, 與純鎢相比, 在純H和H+6%He中性束輻照下鉀泡等缺陷會(huì)促進(jìn)氫原子的釋放, 同時(shí)成為氦原子的捕獲中心, 促使其形成氦-空位復(fù)合體, 并在此成核, 生長(zhǎng)為尺寸更大的氦泡, 在應(yīng)力和溫度梯度的作用下促進(jìn)其從表面釋放,有利于相關(guān)缺陷的恢復(fù), 降低其損傷程度.

1 引 言

鎢由其熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性好、濺射系數(shù)低、氚保留率低、蒸汽壓低和光學(xué)反射率高等優(yōu)越性能, 被選作最具有潛力的面向等離子體材料(plasmafacing materials, PFMs)[1].但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中, 鎢還存在低溫脆性、高韌脆轉(zhuǎn)變溫度[2-6]以及再結(jié)晶引起的脆化[7,8]等潛在缺陷.因……