中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

高性能結(jié)構(gòu)材料，特別是耐高溫輻照金屬材料，對(duì)于核能的發(fā)展和應(yīng)用至關(guān)重要。反應(yīng)堆運(yùn)行中不可替換的結(jié)構(gòu)材料在高溫高劑量輻照等極端環(huán)境中長期服役，其性能退化甚至失效往往與輻照引起微觀結(jié)構(gòu)演變密切相關(guān)，尤其是空洞等典型輻照缺陷的形成。長期以來，設(shè)計(jì)高抗輻照材料的主流和傳統(tǒng)策略是在材料中引進(jìn)界面，例如，在材料中引入高密度納米粒子，這些粒子通過其界面區(qū)域（通常是氧化物納米粒子和鋼基體之間的錯(cuò)配界面）湮滅輻照缺陷以提高材料抗輻照損傷能力?；谶@一策略，研究者近些年取得了很多重要的進(jìn)展。但是，高溫高劑量輻照導(dǎo)致的界面不穩(wěn)定、輻照缺陷隨著輻照劑量的進(jìn)一步增加而逐漸累積并最終導(dǎo)致材料的失效等，是迄今未突破的瓶頸問題。

近日，北京大學(xué)付恩剛教授團(tuán)隊(duì)和北京科技大學(xué)呂昭平教授團(tuán)隊(duì)合作，在國際著名期刊Nature Materials 報(bào)道，發(fā)現(xiàn)共格納米粒子湮滅缺陷行為，揭示了其循環(huán)溶解再析出的缺陷湮滅機(jī)制，提出了一種全新的通過超晶格納米粒子動(dòng)態(tài)有序-無序轉(zhuǎn)變提高材料抗輻照損傷能力的材料設(shè)計(jì)策略。

聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)通過在馬氏體鋼中引入完全共格結(jié)構(gòu)的化學(xué)有序Ni(Al,Fe)金屬間納米析出相，在高溫（400-600 ℃）輻照下，因其極低的形核勢壘和極易發(fā)生的短程溶質(zhì)重排主導(dǎo)的動(dòng)力學(xué)行為，使之快速地進(jìn)行有序-無序-有序循環(huán)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變，這種局域相變?cè)谌苜|(zhì)和點(diǎn)缺陷長程擴(kuò)散受到限制的同時(shí)，通過增強(qiáng)溶質(zhì)和缺陷的局域重組，持續(xù)高效消除輻照產(chǎn)生的缺陷并使高密度析出相動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，在超高劑量的離子輻照后無空洞腫脹，展現(xiàn)出超高抗輻照腫脹能力。該策略被證實(shí)在中熵合金中同樣有效，對(duì)于開發(fā)工程應(yīng)用新型高耐輻照材料和深入了解輻照機(jī)制都極具意義。結(jié)合前期研究（Nature, 2017, 544, 460–464，點(diǎn)擊閱讀詳細(xì)）表明，共格有序納米粒子在合金抗輻照損傷、高強(qiáng)韌方面方面均表現(xiàn)出優(yōu)異的特性。期待這一策略可以進(jìn)一步應(yīng)用在其它合金材料體系如高熵合金、鎢基合金和其他納米結(jié)構(gòu)合金。

圖文解析

圖1. 含高密度Ni(Al,Fe)納米粒子的超晶格鋼在離子輻照條件下的超高耐輻照性能。圖b和c比較表明該超晶格鋼具有很高的抗輻照腫脹性能。

高溫輻照條件下，傳統(tǒng)合金材料在輻照開始時(shí)輻照損傷累積，此時(shí)輻照腫脹較小，一旦輻照損傷超過臨界dpa，就會(huì)發(fā)生快速腫脹，材料的性能也隨之迅速退化，而超晶格鋼在400 ~ 600 ºC溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出超高的抗輻照腫脹性能，未觀察到類似傳統(tǒng)合金中的輻照腫脹行為。超晶格鋼在輻照劑量達(dá)到2350 dpa（6 MeV Au離子）后未觀察到輻照空洞，而9Cr ODS鋼在輻照達(dá)到840 dpa后可以觀察到高密度的輻照空洞。

圖2. 利用HAADF-STEM圖和APT三維重構(gòu)技術(shù)確定不同輻照條件下超晶格鋼組織演變。

高溫輻照前后析出相尺寸、形貌未發(fā)生明顯變化。相應(yīng)的原子分辨HAADF-STEM圖顯示輻照后其有序結(jié)構(gòu)得以保留，同時(shí)觀察到富Ni區(qū)域，結(jié)合原子分辨STEM和APT分析可以發(fā)現(xiàn)，富Ni區(qū)域表現(xiàn)出無序結(jié)構(gòu)，同時(shí)在這些富Ni區(qū)域內(nèi)部可以觀測到有序納米粒子。HAADF-STEM圖可以觀察到輻照引入位錯(cuò)環(huán)及與位錯(cuò)環(huán)相鄰的有序納米粒子存在，輻照引入的位錯(cuò)被納米粒子有序-無序轉(zhuǎn)變后修復(fù)，EDS分析表明修復(fù)后的位錯(cuò)環(huán)痕跡富Ni，而Al則均勻分布。

圖3. 超晶格鋼中有序納米粒子有序-無序轉(zhuǎn)變隨時(shí)間演變示意圖。

小結(jié)

本文的工作在輻照缺陷修復(fù)方面另辟蹊徑，突破了傳統(tǒng)機(jī)制，展示了一種通過簡單有序的超晶格納米粒子來增強(qiáng)金屬材料抗輻照腫脹能力的策略。納米粒子與基體之間極小的晶格失配、大的成分容差和高過飽和度設(shè)計(jì)，使得其在輻照溶解后立即通過短程溶質(zhì)重排過程快速析出，導(dǎo)致輻照下局部有序-無序-有序轉(zhuǎn)變循環(huán)發(fā)生。這一動(dòng)態(tài)過程有效地消除了輻照引入的缺陷，所產(chǎn)生的高密度析出物（間距約10 nm）抑制了位錯(cuò)環(huán)等輻照缺陷的進(jìn)一步發(fā)展，最終促成優(yōu)異的抗輻照腫脹性能，并表現(xiàn)出對(duì)輻照劑量的弱依賴性。這個(gè)研究工作可為將來設(shè)計(jì)用于核反應(yīng)堆具有高抗輻照性能的先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料提供了一種全新策略。

相關(guān)成果以 “Superior Radiation Tolerance via Reversible Disordering-Ordering Transition of Coherent Superlattice”為題發(fā)表在Nature Materials 上。這是國內(nèi)實(shí)驗(yàn)核材料領(lǐng)域和輻照效應(yīng)領(lǐng)域在Nature Materials 發(fā)表的首篇論文，并完全由國內(nèi)單位和研究人員完成。

北京大學(xué)物理學(xué)院杜進(jìn)隆博士、北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蔣雖合研究員和博士生曹培培為論文共同第一作者，北京大學(xué)徐川博士、北京科技大學(xué)吳淵研究員和北京大學(xué)陳華強(qiáng)博士為論文共同作者，北京大學(xué)物理學(xué)院付恩剛教授、北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)呂昭平教授為論文共同通訊作者。離子輻照實(shí)驗(yàn)主要基于北京大學(xué)核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室2×1.7 MV串列靜電加速器進(jìn)行，該加速器運(yùn)行至今已有三十多年，可以進(jìn)行多種離子注入/輻照實(shí)驗(yàn)（包括但不限于H、He、C、O、Si、Cu、Fe、Au等多種離子）、盧瑟福背散射分析（RBS）及溝道測量。

國際著名核材料領(lǐng)域?qū)＜颐绹饦鋷X國家實(shí)驗(yàn)室Yanwen Zhang研究員受Nature Materials 期刊邀請(qǐng)專門在期刊的News & Views專欄在線發(fā)表了題為“重組納米析出抗輻照” (Reassembled Nanoprecipitates Resisting Radiation) 的推介文章 [1]，評(píng)價(jià)“這項(xiàng)工作不僅鼓勵(lì)研究人員重新審視依賴非共格或半共格界面來捕獲輻照引起點(diǎn)缺陷的策略，而且為領(lǐng)域基礎(chǔ)研究發(fā)展，以及為設(shè)計(jì)新一代核反應(yīng)堆的先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料提供了一個(gè)前進(jìn)的道路”，同時(shí)指出：“通過低成本的傳統(tǒng)方法就可以制備這些材料，意味著它們?cè)诠こ虘?yīng)用中具有很強(qiáng)的實(shí)用性”。

原文：

Superior radiation tolerance via reversible disordering–ordering transition of coherent superlattices

Jinlong Du, Suihe Jiang, Peipei Cao, Chuan Xu, Yuan Wu, Huaqiang Chen, Engang Fu, Zhaoping Lu

Nat. Mater., 2022, DOI: 10.1038/s41563-022-01260-y

參考文獻(xiàn)：

1. Zhang, Y. Reassembled nanoprecipitates resisting radiation. Nat. Mater. (2022). DOI: 10.1038/s41563-022-01283-5