高能重离子辐照下国产RPV钢A508-3的硬化行为

目的 研究在563 K的温度条件下,高能重离子辐照导致国产RPV钢A508-3的硬化行为。方法 使用回旋加速器提供的352.8 MeV Fe²¹⁺对A508-3钢试样进行辐照,使其依次达到0.15、0.30、1.50 dpa的损伤水平。借助辐照终端的梯度减能装置,在样品表面至25 μm的深度范围内产生一个准均匀分布的原子离位损伤坪区,并使用纳米压痕仪和维氏显微硬度计测量了试样的硬度。结果 考虑到压痕尺寸效应的影响,采用Nix-Gao模型对硬度数据进行拟合,由于高能Fe离子产生了较厚的损伤区,辐照试样中的软基效应明显减弱。辐照后的试样出现明显的硬化现象,且随着辐照剂量的增大,硬化增量有饱和趋势。通过辐照前和辐照至0.15 dpa试样的微硬度数据,得出其与纳米硬度之间的线性关系(Hv0=0.85 H0)。结论 借助A508-3辐照前后的硬度数据,计算发现试样的屈服强度增量与辐照剂量之间存在一种幂函数关系,这为A508-3钢中子-离子辐照硬化的映射关系研究提供了基础数据。     

小冲杆试验测定重离子辐照A508-3钢的硬化和脆化

目的采用小冲杆测试方法测量高能重离子辐照反应堆压力容器A508-3钢的辐照硬化和脆化特性,为工况条件下反应堆压力容器寿命预测提供实验依据。方法采用兰州重离子加速器提供的高能C^(6+)离子通过减能装置在290℃条件下开展A508-3钢辐照实验,并在样品表面形成一定厚度、准均匀分布的离位损伤层。通过开展不同辐照剂量辐照样品的小冲杆测试,得到不同辐照剂量A508-3钢的小冲杆载荷-位移曲线。通过对小冲杆测试得到的载荷-位移曲线的分析,测定不同辐照剂量样品的辐照硬化和脆化特性。结果压力容器A508-3钢辐照样品的硬化和脆化随着辐照剂量的增加逐渐增强,0.15 dpa以前呈线性增长,而后缓慢增大,约0.2 dpa时达到饱和趋势。结论通过小冲杆测试可以得到离子辐照样品的硬化和脆化行为,A508-3钢辐照硬化和脆化行为具有一致的变化趋势。     

核电材料辐照损伤的多尺度高通量计算模拟

反应堆压力容器用钢等核电材料在持续服役中,由于中子辐照造成其内部缺陷不断累积,致使材料组织结构损伤、性能劣化,对核电安全运行形成潜在威胁。多尺度计算模拟是探索辐照缺陷演化机理的有效手段,结合等效缺陷结构理论,有望实现核电材料服役行为的高效评价与预测。文中综述了多尺度计算模拟在核电材料辐照缺陷演化相关研究领域的进展,并对缺陷结构的多尺度演化本质及相应的多尺度高通量计算模拟方法进行了分析讨论。结果表明,通过缺陷结构特征能量等效传递的方法可以实现从第一性原理计算到缺陷扩散反应动力学等高通量计算模拟的跨尺度耦合;通过多尺度高通量计算模拟得到的缺陷演化热力学和动力学数据,可以搭建用于预测核电材料长期服役行为的材料基因工程数据库;在材料缺陷结构特征能量-组织结构-性能关联性探讨基础上,应用高通量计算模拟,辅以高通量实验数据验证,有望建立基于材料基因组结构能的服役安全工程模型。