近期，中国科学院上海应用物理研究所合金辐照研究团队和湖南大学邓辉球教授团队在镍基合金辐照效应基础研究方面取得重要进展。通过实验和分子动力学模拟，详尽地阐述了GH3535合金在双束辐照过程中应力和氦浓度对位错环演化影响机制。相关成果以“The effect of stress state and He concentration on the dislocation loop evolution in Ni superalloy irradiated by Ni⁺ & He⁺ dual-beam ions: in-situ TEM observation and MD simulations”为题，发表于《Journal of Materials Science & Technology》期刊（材料科学1区，IF 11.2），论文共同第一作者是朱振博博士和邱荣阳博士（湖南大学），通讯作者为黄鹤飞研究员和湖南大学邓辉球教授。

堆中强中子辐照是影响金属材料结构与性能长期稳定性的主要因素之一。受限于中子辐照条件及实验表征技术，辐照引入的氦泡和位错环两种损伤缺陷的协同演化机制仍不明确。为了更好模拟熔盐堆中的中子辐照环境以详尽地研究镍基合金中辐照损伤演化机制，合金辐照研究团队首先采用H2⁺ & He⁺双束辐照原位平台实时观察缺陷演化过程，研究发现并揭示了预制位错环对后续辐照缺陷演化的影响机制、高压氦泡挤压发射位错环机制和菱形位错环的形成演化机制[Journal of Materials Science & Technology 138 (2023) 36，ESI高被引论文]。在此研究基础上，进一步开展了Ni⁺ & He⁺双束辐照和原位表征实验研究。发现氦浓度对位错环演化的影响机制：较高的氦浓度不仅促进位错环的成核，还通过增加局部堆垛层错能促进弗兰克位错环的解离。同时，实验观察到了残余应力导致同一晶粒内的两种不同间隙型位错环演化行为，并通过分子动力学建立了应力方向、大小与位错环演化关系：应力方向会影响弗兰克位错环的优先形核取向；压应力能够降低完美位错环的形成能，从而促进了完美位错环形核，同时导致位错环的密度降低但尺寸增加。

本项研究得到了国家自然科学基金、中国科学院上海应用物理研究所育新计划的资助支持。（材料研究部 供稿）

文章链接： https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.06.015

图. 分子动力学模拟建立应力方向、大小与位错环演化关系和氦浓度对位错环演化影响机制。