课题组在金属材料韧脆转变定量表征中取得重要进展
韧脆转变（DBT）行为是bcc金属的重要性能参数之一，在其韧脆转变温度（DBTT）附近bcc金属将发生剧烈的韧性-脆性变换从而导致性能的急剧变化，故而这一参数的定量测试直接关系到材料服役安全。现有测试DBTT的主要方法是厦比冲击试验，通过在不同温度下测试冲击功来定量表征DBTT。然而，厦比冲击试样尺寸较大，对于核环境下服役的材料而言进行如此大尺寸的测试需要承担额外的放射性，由此带来的时间、经济和安全成本剧增。故而，研究人员一直试图使用小样品测试来表征材料的DBT行为，开发了通过小尺寸厦比冲击试验、三点抗弯试验、小尺寸拉伸实验等方法来描述DBT行为。然而这些实验都依赖于力学性能测试结果，这在小尺寸样品中通常是极不稳定的，由此导致了较大的不确定度。
在此基础上，课题组提出了基于位错扩展与增殖的DBT定量表征方法。该方法通过小尺寸拉伸实验进行，但是不依赖力学性能数据，而是通过对断口处的位错密度进行定量表征来衡量材料的DBT行为。该方法与主流的多种小尺寸测试方法对照后具有较高的可行性，为小尺寸样品的DBT行为表征提供了一种新的思路和方案。相关研究论文已经发表在材料科学与工程TOP期刊Journal of Alloys and Compounds上。
课题组赴武汉参加第五届中国新材料产业发展大会
2024年10月16-18日，课题组赴武汉参加了第五届中国新材料产业发展大会——难熔金属分会。期间课题组同学共进行了“合金元素Cr,Ti,Y对钒基合金辐照性能影响机制研究”、“等离子体暴露期间氘和氦对W-Y2O3材料微观结构演变的协同效应”、“W/Cu相界对773K下He离子辐照诱导的位错环演化的影响”3场口头报告。展示了课题组在辐照损伤、面向等离子体材料、结构材料等方面的最新科研进展。
课题组在弥散强化合金的辐照损伤机理研究中取得重要进展
将金属材料进行弥散强化是提高其抗辐照损伤能力的有效手法之一，但是目前对于弥散强化合金中弥散相提高抗辐照损伤能力的解释仍然存在一些问题。在经典的解释中，弥散强化合金优异的抗辐照损伤能力被归因于弥散相/基体界面的强缺陷阱（Sink strength）。其物理描述为辐照损伤产生的点缺陷对（自间隙原子和空位）在在缺陷阱处被捕获从而相互湮灭，减弱了辐照缺陷的产生。然而这一解释存在一些缺陷。在辐照缺陷的演化中缺陷阱的偏压（Bias）也必须充分考量。典型的例子就是辐照产生的孔洞，其具有非常强的缺陷阱强度，但是绝对不能认为孔洞的存在是有助于抗辐照损伤的。其原因是孔洞具有很强的负偏压，优先吸收空位。此外，弥散强化的同时会导致材料中的晶粒尺寸发生显著变化，此时除了弥散相/基体界面的强缺陷阱外，晶界处的缺陷阱也显著增强（晶界密度提高）。故而，弥散强化合金的抗辐照损伤机制究竟以何为主导仍然是亟待解决的问题。
在此基础上，课题组设计了一系列的具有相似晶粒度但是不同弥散相尺寸的ODS-Cu合金，通过对该合金进行He/D离子辐照研究了其中的辐照缺陷的演化行为。发现在弥散相尺寸20-500nm的范围内，未观察到辐照产生的气泡、位错环等缺陷与弥散相尺寸之间有显著依存关系。这一结果说明在实验的弥散相尺寸范围内由弥散相提供的缺陷阱强度变化不足以抵消晶界密度、晶界类型、晶体取向等的随机因素。暗示了一个结果：即以抗辐照损伤为目的的弥散强化合金中的弥散相尺寸应该显著低于20nm。相关研究论文已经发表在材料表征一区期刊Material Characterization上。
课题组在ODS钢的透射电子显微镜表征上取得重要进展
ODS钢中纳米尺寸的非共格弥散相颗粒的高分辨表征一直是当前材料表征领域的难题。非共格颗粒与基体没有确定的取向关系，无法在透射电子显微镜（TEM）表征中进入弥散相颗粒的低指数正带轴（Zero axis）。通常采用的表征方法是随机寻找接近低指数正带轴的颗粒，并通过微调获得较为清晰的高分辨TEM图像。然而该方法无法同时获得多个颗粒的衬度，限制了对ODS钢的微结构表征。
课题组基于TEM衍衬动力学模拟，提出了一种新的图像处理方式。通过对偏离颗粒Zero Axis的高分辨TEM图像进行特定的快速傅里叶变换和逆变换，成功的从图像中提取了颗粒的衬度。借助该方法，通过与韩国基础科学研究院（KSBI）的合作，利用超高压透射电子显微镜，获取了ODS钢中非共格弥散相颗粒的原位辐照稳定性结果。相关成果发表于核科学与技术一区期刊Journal of Nuclear Materials上。
课题组赴西安参加中国核学会辐照效应分会2024学术年会
2024年8月21日，课题组赴西安参加中国核学会辐照效应分会。期间课题组共进行了“钒基合金辐照缺陷及其演化规律的正电子湮没技术研究”、“弥散相尺寸对Cu-Y2O3合金在He/D顺序辐照损伤行为影响研究”两场口头报告。对钒基合金的辐照损伤行为与点缺陷演化机制、ODS合金中第二相尺寸对辐照缺陷的捕获作用等金属材料辐照损伤机理进行了深入交流。
课题组同学进行了“合金元素对钒合金辐照缺陷和硬度演变影响规律的研究”、“钨铬二元合金重离子辐照损伤研究”、“等离子体暴露期间氘和氦对W-Y2O3材料微观结构演变的协同效应”、“钨铜异质界面对辐照缺陷的分布和演变影响规律的研究”、“基于小拉伸实验和位错表征的BCC-W韧脆转变模型”五张次海报展示。展示了课题组在辐照损伤、面向等离子体材料、bcc结构材料等方面的最新科研进展。
