固溶元素對二元鎳基合金的微結構及其抗輻照性能的影響

曹明鵬 付崇龍 曹建清 鄧 琦 雷前濤 閆 隆

1（中國科學院上海應用物理研究所 上海 201800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

鎳基合金具有優越的高溫力學性能、加工性能以及抗腐蝕性能，在工業領域已經得到廣泛應用［1-2］。美國橡樹嶺國家實驗室以及中國科學院上海應用物理研究所開發的Hastelloy N、GH3535是熔鹽 堆 重 要 的 候 選 結 構 材 料［3-4］。 Hastelloy N、GH3535主要元素成分為Ni、Cr、Mo，相關學者對其做了大量輻照效應的研究［5-9］，但是國內外在Cr、Mo添加對于鎳基合金在輻照下性能影響方面卻鮮有報導。

本文采用2 MeV的Ne離子對Ni、Ni-Cr、Ni-Mo二元鎳基合金進行輻照，通過掠入射X射線衍射（Grazing Incidence X-ray Diffraction，GIXRD）和納米壓痕技術，研究了Cr、Mo元素的添加對二元鎳基合金抗輻照性能的影響。在此基礎上，根據Orowan模型分析了其輻照硬化的機理，并且通過Makin-Minter方程描述了Ni-Cr、Ni-Mo在離子輻照下引起的硬化隨輻照損傷變化的關系，分析了它們的抗輻照性能。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

本文采用實驗樣品為 Ni、Ni-Cr、Ni-Mo。Ni是從英國Goodfellow公司購買的純鎳板材，Ni-Cr與Ni-Mo二元合金是由Ni分別與20wt%Cr、20wt%Mo熔煉而成，并且進行固溶處理，之后熱軋成2 mm的板材，再通過線切割機將樣品切割成10 mm×6.5 mm×1.5 mm的塊體樣品。輻照前，所有樣品放在1 200℃熱處理爐中進行1 h的等溫退火處理，用于去除樣品內部固有的位錯。使用800目、1 500目、2 000目的砂紙將樣品表面打磨平整，再用0.05 μm的氧化鋁拋光粉進行拋光處理，然后進行震動拋光去除表面的殘余應力，之后依次使用丙酮、酒精、去離子水對樣品進行超聲清洗，最后將樣品烘干放置在干燥處備用。

1.2 輻照實驗

Ne離子輻照實驗在中國科學院上海應用物理研究所4 MV加速器終端上進行，輻照能量為2 MeV。……