Ni10＋离子辐照Ni-Mo-Cr合金微观结构演变和硬化的研究.pdf

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1、Ni+离子辐照Ni—Mo—Cr合金微观结构演变和硬化的研究／黄鹤飞等·1·Ni。+离子辐照Ni—Mo—Cr合金微观结构演变和硬化的研究黄鹤飞，李健健，雷冠虹，刘仁多，李德辉，黄庆，闰隆(中国科学院上海应用物理研究所堆材料与工程技术部，上海201800)摘要室温下对钍基熔盐堆(TMSR)中候选合金结构材料Ni-Mo-Cr合金进行了能量为132MeV的Ni离子辐照研究，辐照剂量分别为1dpa、3dpa和9dpa。X射线衍射仪(XRD)分析显示离子辐照后Ni-Mo-Cr合金发生晶格畸变，维氏显微硬度的测量结果表明高剂量的离子辐照造成Ni—Mo-Cr合金的硬化，这

2、主要归因于辐照导致材料内部形成大量缺陷。当辐照剂量为9dpa时，维氏硬度测试结果表明损伤的峰值出现的深度介于8．1～12．3m之间，此结果与理论计算相吻合。关键词Ni—Mo-Cr合金Ni离子辐照晶格畸变硬化中图分类号：TL341文献标识码：AMicrostructuralEvolutionandHardeningofNi—Mo-CrAlloyAfterNi10+IonIrradiationHUANGHefei，LIJianjian，LEIGuanhong，LIURenduo，LIDehui，HUANGQing，YANLong(DivisionofNucle

3、arMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiInstituteofAppliedPhysics，ChineseAcademyofScience，Shanghai201800)AbstractN．-Mo_Cralloy。asacandidatestructuralmaterialforthorium-basedmoltensaltreactor(TMSR)，wasirradiatedat1dpa．3dpaand9dparespectivelyby132MeVNi。+ionsinordertoresearchitsradi

4、ationresistantproperty．TheresultsofXRDanalysesandmicro-indentationtestershowthelatticedistortionandhardeningofNi-Mo-Cralloyafterionirradiation。whichwasbelievedduetotheformationofmassivedefectsinmaterialsindueedbyirradiation．Moreover。inthecaseof9dpa。themicro-indentationresultsrevea

5、lthepeakofionirradiationdamageOC—curatadepthrangingfrom8．1to12．3“m。whichiSconsistentwiththetheoreticalresultscalculatedwithTRIM．KeywordsNi—Mo-Cralloy。Niionirradiation，latticedistortion，hardening随着世界各国对能源需求的不断增加以及在低碳节能的微观结构演变和硬化进行了分析研究。减排方面的考虑，核能以其清洁安全高效受到广泛关注。熔1实验盐堆作为最先进的裂变堆之一，能够在

6、产生电力的同时实现核废料的重新燃烧和深度燃烧[1]。基于钍基熔盐堆的设计本研究中选用的材料为一种面心立方结构的Ni-Mo-Cr特点及其美好的应用前景，中国科学院于2011年立项通过合金，其化学成分主要为：Ni，16Mo和7Cr(质量分了战略先导研究专项——钍基熔盐堆(TMSR)核能系统L4]。数)。首先采用线切割机切取同等规格厚度为1mm的实验熔盐堆内强腐蚀、高温以及强中子辐照的服役环境对堆内合样品，在热压镶样机上进行镶样，依次用由粗到细的400#金结构材料提出了很高的要求。在Ni基体中加入Mo和Cr到．1500#的水磨砂纸在平板玻璃上打磨，使表面平整。再

7、形成的Ni—Mo-Cr合金具有高强度和优异的耐高温腐蚀性用1．0m的金刚石抛光膏将样品机械抛光至镜面，然后依能[5]，其中Mo和Cr的加入分别起到了强化合金和提高合金次用丙酮、酒精、去离子水对试样进行超声清洗。离子束辐抗氧化性的作用。以Ni、Mo、Cr等元素为主的合金已经在照实验在中国原子能研究院的HI一13串列加速器上完成。高温压水堆中得到了广泛的应用[6]。Ni—Mo-Cr合金优异的为了更接近真实的中子辐照状态，辐照粒子选取Ni-Mo-Cr性能也使其成为TMSR系统中重要的候选合金结构材料之合金的自离子，132MeVNi。辐照温度为室温，离子辐照一。然

8、而目前关于该合金的抗辐照性能鲜有报道，本实验采剂量分别为7．2×1