Fe-Ni-Si三元合金輻照誘發(fā)的Ni-Si團(tuán)簇形核及生長(zhǎng)演變機(jī)制

陳漢，胡蓉，靳慎豹，薛飛，沙剛

（1.南京理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程系/格萊特納米科技研究所，南京 210094；2.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

反應(yīng)堆壓力容器（Reactor Pressure Vessel，RPV）鋼作為核電站中不可更換的重要組成部件，在服役過(guò)程中會(huì)發(fā)生輻照硬化的現(xiàn)象，這會(huì)對(duì)核電站的服役壽命產(chǎn)生重要影響。了解輻照條件下RPV鋼的微觀組織演變，對(duì)研究和預(yù)測(cè)其在輻照條件下的性能改變極為必要，對(duì)核電廠的安全運(yùn)行具有重要意義。研究表明，輻照對(duì)RPV鋼造成的損傷可分為三種機(jī)制：輻照產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷團(tuán)簇導(dǎo)致的基體損傷，例如空位、間隙團(tuán)簇、位錯(cuò)環(huán)等；輻射誘導(dǎo)形成含有Cu、Mn、Ni、Si等溶質(zhì)原子的團(tuán)簇；輻射誘導(dǎo)產(chǎn)生的溶質(zhì)原子在晶界上的偏聚等。其中，輻照產(chǎn)生的溶質(zhì)原子團(tuán)簇，被認(rèn)為是導(dǎo)致輻照硬化的主要因素之一。

缺陷驅(qū)動(dòng)下溶質(zhì)原子擴(kuò)散是RPV鋼在輻照過(guò)程中形成納米級(jí)團(tuán)簇的主要原因，這種擴(kuò)散強(qiáng)烈依賴溶質(zhì)原子和輻照引入的晶格缺陷之間的交互作用。而目前使用的RPV鋼組分復(fù)雜，國(guó)產(chǎn)A508-3型號(hào)的主要合金元素為Mn，輔助添加Ni、Si、Cr、Mo等元素。在輻照條件下，團(tuán)簇形核往往需要兩種或兩種以上溶質(zhì)原子參與，而各種溶質(zhì)原子之間存在相互協(xié)同或抑制現(xiàn)象，為了更好地理解各種溶質(zhì)原子在團(tuán)簇形核過(guò)程中的機(jī)制，人們開始通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)手段，在簡(jiǎn)單的二元或三元合金中探索輻照條件下以Mn、Ni、Si等為代表的溶質(zhì)原子與缺陷的交互作用，以及溶質(zhì)原子之間的交互作用。……