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对于核聚变反应堆而言,材料的选取至关重要,尤其是第一壁材料的抗等离子体性能起着决定性的作用。本文共选取了纯镍、304奥氏体不锈钢和CLAM钢(中国低活性马氏体钢)三种颇有代表性的材料,分别利用了氩离子对304L和纯镍进行辐照处理并且利用氮离子进行CLAM钢的辐照研究。 本文以透射电子显微镜(TEM)为主要分析手段,探讨了氩离子辐照对纯镍以及304L微观结构的影响的同时也研究了氮离子的辐照效应诱导CLAM钢微观组织形貌产生的变化。总结了缺陷的形成和演化规律,建立了与材料宏观组织性能之间的关系,为今后进一步研究辐照条件下材料的辐照损伤机制以及改善材料的抗辐照性能贡献绵薄之力。 在对氩离子辐照后的纯镍及304不锈钢的研究中发现:辐照诱导金属内部产生了大量的位错及缺陷簇,包括孔洞、堆垛层错四面体、位错环以及小尺寸的黑点缺陷;与此同时辐照还引起了金属的形变,诱导了层错和形变孪晶的产生。除此之外,304不锈钢在经过辐照后,产生了大量的富Cr析出相。 由于纯镍的层错能要远高于304不锈钢,不同的变形机制导致了两种金属在微观结构方面存在着非常明显的差异。层错能较高的纯镍以位错的滑移为主要变形机制,随着辐照剂量的增大金属内部依次观察到了位错缠结、位错胞、位错墙等位错结构;而层错能较低的304不锈钢则是通过层错与孪晶来发生形变的,因此金属内部的缺陷形式多为层错与孪晶。此外,在纯镍样品中还观察到了孪晶的存在,由于在实验过程中直接对透射薄膜样品进行辐照处理,滑移系的减少可能是产生形变孪晶的主要原因。 在对氮离子辐照后的CLAM钢研究中发现:未辐照前的CLAM钢拥有良好的机械性能,显微结构主要为马氏体板条束,板条边界及位错胞的胞壁处分布着少量M23C6型析出相,在板条内部除了存在一定数量的位错线及位错胞之外还存在少量的细小析出相。氮离子辐照后,CLAM钢的性能发生了退化,板条内部出现了大量的MX型析出物,在析出物周围还产生了孔洞等缺陷簇。此外,位错和板条都发生了回复,从而导致位错胞与马氏体板条的尺寸急剧增大。