高熵合金辐照损伤的实验研究进展

靳柯^1,2，卢晨阳³，豆艳坤⁴，贺新福⁴，杨文⁴

1. 北京理工大学材料学院2. 北京理工大学前沿交叉科学研究院3. 西安交通大学能源与动力工程学院4. 中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部

摘 要：尽管人们在半个世纪前就已经在Fe-Cr-Ni体系中发现主元浓度的改变对合金的抗辐照肿胀性能有重要影响,但在很长一段时间内未能系统深入地理解其中的物理机制,也未能据此形成依托主元调控的体系化的抗辐照合金设计方法。高熵合金的出现和发展拓展了抗辐照材料的设计空间,同时也为系统研究合金主元对辐照损伤的影响机制提供了理想的平台。近年来,针对高熵合金开展了一系列载能粒子（包括电子、离子和中子）辐照实验,力图揭示辐照下主元特征（包括数目、种类和浓度等）对合金微观结构和性能演化的影响。现有结果表明,通过调控辐照下的能量耗散过程以及缺陷的形成能和迁移能,化学复杂度较高的合金中辐照缺陷演化在总体趋势上有所减缓,尤其是间隙原子型缺陷团簇尺寸下降,在高温辐照下对孔洞以及氦泡的形成也有所抑制。尽管已有实验证据表明,通过适当的主元调控可以在保持合金组织结构的情况下提升其抗辐照性能,但是必须指出,不同主元组合和结构的高熵合金在不同辐照条件（温度、剂量、粒子种类）下的稳定性、肿胀及力学性能演化有着较大的乃至定性上的差异,因此目前并不能简单地得出高熵合金在整体上是否具有更好的抗辐照性能的结论。本文回顾并整理了关于高熵合金辐照损伤方面的主要实验研究进展,总结了当前对合金辐照损伤主元效应的理解以及对高熵合金抗辐照性能的评价,讨论了现有研究的局限以及尚未理解的实验现象,并对后续高熵合金辐照损伤研究及抗辐照高熵合金设计进行了分析和展望。

关键词：高熵合金;多主元合金;辐照损伤;核用结构材料;