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第1章 位错环的形成、运动和长大 1

1.1 点缺陷的形成能 1

1.1.1 间隙原子 2

1.1.2 空位 4

1.2 辐照产生的点缺陷和缺陷团簇 5

1.2.1 辐照缺陷演化的4个阶段 5

1.2.2 辐照产生的点缺陷和缺陷团 7

1.2.3 计算dpa的NRT模型 9

1.2.4 存活缺陷和离位效率 10

1.2.5 可迁移缺陷 11

1.2.6 损伤函数的影响因素 12

1.2.7 碰撞级联产生的缺陷团的比例、类型、稳定性和移动性 13

1.2.8 有效缺陷产额和产额偏压 17

1.3 点缺陷的迁移 18

1.3.1 点缺陷的迁移机制 18

1.3.2 点缺陷的扩散系数 21

1.3.3 点缺陷的迁移能 22

1.3.4 合金化和杂质原子对点缺陷迁移能的影响 23

1.3.5 点缺陷平衡方程 24

1.4 位错环的形成和分类 25

1.4.1 位错的基本属性和表征参数 25

1.4.2 位错反应条件 27

1.4.3 位错环形成的位错反应机制 27

1.4.4 位错环形成的间隙团簇机制 30

1.4.5 位错环形成的挤列子机制 31

1.4.6 位错环形成的固定结合体机制 32

1.5 位错环的运动 33

1.5.1 位错的运动方式 33

1.5.2 位错滑移的启动 34

1.5.3 辐照作用下位错环的运动 36

1.5.4 高温下位错环的运动 37

1.6 位错环的长大 38

1.6.1 扩展缺陷的能量 38

1.6.2 位错环形核的Russell模型 41

1.6.3 团簇理论 43

1.6.4 产额偏压驱动的团簇形核 45

1.6.5 位错环生长 48

参考文献 50

第2章 位错环形成和演变过程的速率理论模拟 54

2.1 缺陷反应速率系数和缺陷阱强度 54

2.1.1 缺陷之间的反应过程 54

2.1.2 反应速率控制过程 55

2.1.3 扩散速率控制过程 58

2.1.4 混合速率控制过程 62

2.2 速率理论模型的发展 64

2.2.1 三维迁移模型 64

2.2.2 产生基模型 65

2.3 缺陷反应的一般速率理论和速率方程组的数值解法 65

2.3.1 间隙原子团簇的形核和长大 66

2.3.2 尺寸分布函数 67

2.3.3 位错环和空洞的长大方程 68

2.3.4 速率理论的数值算法 69

2.3.5 速率方程中参数值的选取 72

2.3.6 不同的相截断方法 72

2.4 中子辐照位错环的速率理论 73

2.4.1 基本方程 73

2.4.2 改进的模型 75

2.4.3 中子辐照位错环的速率理论应用实例 76

2.5 电子辐照位错环的速率理论 84

2.5.1 基本方程 84

2.5.2 速率方程中的主要参数 85

2.5.3 合金中迁移能参数的选取 85

2.6 离子辐照位错环的速率理论 86

2.7 He离子辐照下位错环演变的速率理论 88

2.7.1 基本方程 88

2.7.2 速率系数 90

参考文献 91

第3章 位错环的透射电镜观测技术 95

3.1 透射电子显微镜基础知识 95

3.1.1 电子与物质的相互作用 95

3.1.2 透射电子显微电镜的构成和基本操作 99

3.2 位错环的透射电子显微镜观测方法 106

3.2.1 相位衬度 107

3.2.2 振幅衬度 107

3.3 位错环伯格斯矢量的测定方法 112

3.3.1 不可见判据原理 112

3.3.2 位错环伯格斯矢量的测定 114

3.4 空位型和间隙型位错环的测定方法 116

3.5 位错环尺寸和密度分布的测定 119

3.5.1 位错环尺寸的测定 119

3.5.2 位错环数密度分布统计 121

3.6 观察区厚度的测定和估计方法 122

3.6.1 等厚条纹方法 122

3.6.2 电子能量损失谱分析法 124

3.6.3 会聚电子束衍射法 125

3.6.4 立体模型法 126

3.7 位错环观测对透射电镜样品的要求 128

参考文献 129

第4章 位错环的影响因素 130

4.1 辐照温度对位错环的影响 130

4.2 辐照剂量对位错环的影响 132

4.3 辐照剂量率对位错环的影响 133

4.4 合金化元素和杂质元素对位错环的影响 135

4.4.1 Fe中C对位错环演化的影响 135

4.4.2 压力容器钢及模型钢中Mn对位错环形成的影响 137

4.4.3 Fe-Cu模型合金中Cu对位错环的影响 139

4.4.4 Fe-Cr合金中Cr对位错环演化的影响 139

4.4.5 马氏体钢中Ti对位错环的影响 140

4.4.6 马氏体钢中W对位错环的影响 141

4.4.7 W和V合金中掺杂元素对位错环的影响 142

4.5 He对位错环的影响 142

4.5.1 He离子辐照低活化马氏体钢的速率理论模型描述 145

4.5.2 速率理论模拟结果分析 148

4.6 H对位错环的影响 150

4.6.1 预注入的H对Fe中位错环的影响 151

4.6.2 预注入和后注入的H对马氏体钢中位错环的影响 152

4.7 H、He与离位损伤的协同效应对位错环的影响 154

4.7.1 He、H与中子辐照的协同效应 155

4.7.2 He与离子辐照的协同效应 156

4.7.3 He、H与离子辐照的协同效应 158

4.8 表面和界面对位错环的影响 159

4.8.1 表面对位错环的影响 160

4.8.2 晶界对位错环的影响 162

4.8.3 纳米晶粒的晶界对位错环的影响 164

4.8.4 析出物与基体界面对位错环的影响 164

4.9 位错对位错环的影响 166

4.10 中子、离子和电子辐照引起的位错环差异 167

参考文献 168

第5章 位错环与其他辐照效应 174

5.1 位错环与辐照肿胀 174

5.1.1 位错环与空洞肿胀 174

5.1.2 位错环与He泡肿胀 180

5.2 位错环与辐照偏析和析出 182

5.3 位错环与辐照硬化 185

5.4 析出物和空洞引起的硬化 187

5.5 位错环与辐照脆化 189

5.6 位错环与辐照蠕变 194

参考文献 197

第6章 常见核合金材料中的辐照位错环 200

6.1 铁素体／马氏体钢中的位错环 200

6.1.1 纯Fe中的辐照位错环 200

6.1.2 Fe基二元合金中的辐照位错环 201

6.1.3 低活化钢中的辐照位错环 202

6.1.4 辐照温度对低活化钢中位错环的影响 204

6.1.5 辐照剂量对低活化钢中位错环的影响 210

6.2 奥氏体不锈钢中的位错环 214

6.2.1 奥氏体不锈钢中位错环的形核 214

6.2.2 HR3C奥氏体不锈钢在离子辐照下的位错环 216

6.3 镍基合金中的位错环 221

6.3.1 He对Ni基合金中位错环的影响 222

6.3.2 辐照温度变化对Ni基合金中位错环的影响 223

6.3.3 原有缺陷对Ni基合金中位错环的影响 223

6.3.4 Ni基合金C-276在离子辐照下的位错环 224

6.4 钨和钨合金中的位错环 233

6.4.1 W中的辐照位错环 234

6.4.2 W合金中的辐照位错环 237

6.5 锆合金中的位错环 237

6.5.1 Zr合金中的〈a〉型位错环 238

6.5.2 Zr合金中的〈c〉型位错环 238

6.6 钒和钒合金中的位错环 240

6.6.1 钒和钒合金中的点缺陷 240

6.6.2 合金元素对钒合金中位错环的影响 241

6.6.3 钒中位错环的性质的模拟研究 242

6.6.4 恒温和变温离子辐照下钒和钒合金中的位错环 242

参考文献 244

第7章 位错环的原位透射电镜观测 253

7.1 辐照损伤的原位TEM观测概述 253

7.2 原位透射电镜装置和实验技术 255

7.2.1 原位透射电镜装置发展概述 255

7.2.2 原位透射电镜装置的分类 258

7.2.3 原位透射电镜实验的分类 258

7.2.4 原位透射电镜装置的技术难点 259

7.2.5 武汉大学原位透射电镜装置简介 260

7.3 电子辐照位错环的原位观测 264

7.3.1 位错环长大的原位观测和点缺陷迁移能的测定 264

7.3.2 位错环收缩的原位观测和空位型位错环 267

7.3.3 电子束与激光束双束原位辐照下的位错环演变 267

7.3.4 电子束与离子束双束原位辐照下的位错环演变 268

7.3.5 位错环运动的原位观测 269

7.3.6 位错环伯格斯矢量变化的原位观测 270

7.4 离子辐照位错环的原位观测 271

7.4.1 表面效应对位错环影响的原位观测 271

7.4.2 多束辐照下位错环的原位观测 272

参考文献 273

后记 277