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近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理所材料中心與北京有色金屬研究院材料所，在釩合金抗輻照性能機(jī)理研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nuclear Fusion上。

核聚變的實(shí)現(xiàn)有望為人類(lèi)能源問(wèn)題提供終極方案，而可控核聚變的發(fā)展亟需多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的突破。其中，材料問(wèn)題是可控核聚變發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。釩合金以?xún)?yōu)良的高溫強(qiáng)度、低活化性以及與液態(tài)增殖劑的相容性而成為核聚變堆先進(jìn)包層的重要候選材料，其抗輻照性能是目前關(guān)注的重點(diǎn)。

科研人員依托近代物理所蘭州重離子加速器（HIRFL）中能輻照終端（SFC-T1）開(kāi)展釩合金的輻照效應(yīng)研究。該研究對(duì)釩合金進(jìn)行了不同程度的冷加工及后續(xù)高溫退火處理來(lái)調(diào)控位錯(cuò)，科研人員針對(duì)晶粒、位錯(cuò)線(xiàn)、納米空洞三個(gè)因素對(duì)釩合金的抗輻照性能開(kāi)展系統(tǒng)研究。同時(shí)，分析不同初始微結(jié)構(gòu)對(duì)輻照缺陷的影響，并量化分析了初始微結(jié)構(gòu)的尾閭強(qiáng)度對(duì)材料輻照硬化的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，冷加工和退火過(guò)程在材料中引入的高密度位錯(cuò)線(xiàn)可降低輻照位錯(cuò)環(huán)尺寸，進(jìn)而提升材料的抗輻照硬化能力。另一方面，冷軋過(guò)程和高溫退火引入的不同尺寸位錯(cuò)線(xiàn)對(duì)輻照硬化的影響趨勢(shì)有明顯差別。此外，高密度的納米空洞（1.3 nm）可顯著提升釩合金的抗輻照硬化能力。

該研究探明了合金化工藝外增強(qiáng)釩合金抗輻照性能的途徑，為完善輻照損傷理論及釩合金的抗輻照性能優(yōu)化提供了基礎(chǔ)依據(jù)。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的支持。

高密度納米空洞對(duì)輻照硬化的影響（韓旭孝/圖）