郭立平教授团队关于NbMoTaW高熵合金涂层的高温高剂量辐照研究论文High-temperature and High-dose Irradiation Study on the NbMoTaW High-Entropy Alloy Coatings于2025年2月11日在Applied Surface Science 690(2025)162658在线发表。

    铅基快堆作为第四代核反应堆，其结构材料面临高温、强辐照损伤及铅铋液态金属腐蚀等挑战。高熵合金（HEA）因优异的抗辐照、耐高温、耐腐蚀等优异性能，成为核反应堆内涂层的潜在候选材料。已有的高熵合金辐照研究主要集中在合金成分和辐照剂量，而不同高温下的高剂量辐照研究非常有限。本工作中，我们研究了辐照温度对NbMoTaW高熵合金涂层微观结构和力学性能的影响，填补此前温度效应研究的空白。

     辐照实验是在郭立平团队建立的[**武汉大学加速器实验室离子辐照平台**](<https://jszy.whu.edu.cn/guoliping/zh_CN/zdylm/1558651/list/index.htm>)（[***Nucl. Inst. and Methods in Phys. Res., A 1040 (2022) 167202***](<https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167202>)）上进行的。分别在450°C、550°C及600°C的温度下，用2.7 MeV Si离子对T91钢基体上制备的3.9微米厚NbMoTaW涂层进行辐照，峰值损伤剂量50 dpa，然后用透射电镜（TEM）和纳米压痕技术研究辐照后缺陷演化与硬度变化。主要的研究结论有：

    **1. 辐照缺陷：**辐照后未观察到空洞且晶粒结构保持稳定。高剂量辐照产生的位错环尺寸非常小，平均约9 nm，且随温度升高（450°C→600°C）仅稍有增大，数量密度略有波动。这种优良的抗辐照性能一方面源于HEA合金内辐照点缺陷和小缺陷团簇的低移动性，另一方面该HEA涂层内高密度晶界（GBs）作为缺陷阱容易捕获间隙原子，也显著抑制了位错环的粗化。**2. 辐照肿胀：**随着辐照温度升高，辐照前垂直柱状晶界附近存在的微裂纹在辐照后变窄，并在600°C辐照下发生闭合而消失，推测是辐照产生的空位和小空位团引起的晶粒体积膨胀所致，表明在450–600°C该HEA涂层仍处于辐照肿胀上升温区，还没有达到辐照肿胀峰值温度。**3. 辐照硬化：**随辐照温度升高涂层的硬度增加，高温下观察到的位错线高度缠结阻碍滑移及空位对硬化的贡献增加是主因。**4.辐照偏析：**550°C和600°C高温辐照下在晶界附近都观察到了所有主元素的偏析。

    本论文第一作者是博士生王子潇，通讯作者是中国原子能科学研究院龙斌研究员和武汉大学郭立平教授。

论文链接：**https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.162658**

免费获取 (2025.4.2前有效)：**https://authors.elsevier.com/a/1kbFKcXa-C8B9**

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