Proton Irradiation-Decelerated Intergranular Corrosion of Ni-Cr Alloys in Molten Salt
电离辐射对材料的影响通常被简化为“坏消息”。“辐射损伤通常会导致有害影响，如脆化、加速蠕变、相不稳定和辐射改变的腐蚀。最后一点值得特别注意。阐明辐射和腐蚀之间的协同作用一直是阻碍先进反应堆部署的最具挑战性的任务之一，这源于高温、腐蚀性冷却剂和强粒子通量的综合影响。在这里，我们报告质子辐照显着和可重复地减缓镍铬合金在熔融氟化物盐在650 ℃晶间腐蚀。我们证明了这种效果，通过显示，从铬浸出到盐的晶间空隙的深度减少由质子照射单独。质子辐照产生的间隙缺陷导致辐射增强扩散，更迅速地用合金成分补充腐蚀注入的空位，从而在减缓腐蚀中起着至关重要的作用。我们的研究结果表明，在工业相关的情况下，辐射可以产生积极的影响，挑战我们的观点，辐射损伤总是导致负面影响。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Micro and nano-patterning of single-crystal diamond by swift heavy ion irradiation
本文介绍了快重离子辐照单晶金刚石引起结构损伤的实验数据和分析。图案化的掩埋结构损伤示出生成，通过膨胀，在样品表面上的镜像图案，这在很大程度上保持无损伤。虽然广泛的结果可用于轻离子极化，这种效果是在这里报道的第一次在重离子制度，其中一个完全不同的输入参数范围（在离子种类，能量，阻止功率等方面）。可用于定制辐照。所选离子种类为Au和Br，能量范围为10-40 MeV。所观察到的图案，其特征在于轮廓和原子力显微镜，报告在一系列的模型实验，其中示出的溶胀模式范围从几纳米到200纳米以上。此外，一个系统的唯象建模，其中表面溶胀测量相关的埋晶体损伤。与轻离子迁移的数据进行了比较，表明与所提出的模型具有良好的兼容性。在这项工作中提出的建模可以是有用的微图案化的表面在单晶金刚石的设计和实现，允许生成高度定制的结构，通过结合适当选择的照射参数和掩模。
2016-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of ballistic re-solution on the nucleation kinetics of precipitates in diluted binary alloys under irradiation. Part 1: Stoichiometric gamma' precipitates in Ni-Al alloys
Nuclear Safety Institute (IBRAE), Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核安全研究所（IBRAE））
本文提出了一种考虑位移重结晶影响的形核动力学模型，用于解释辐照下稀释Ni-Al合金中γ'析出物的稳定性。
2026-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Key mechanistic features of swelling and blistering of helium-ion-irradiated tungsten
采用氦离子显微镜对单晶钨进行特定剂量控制辐照（25 keV），并通过氦离子显微镜、原子力显微镜和透射电子显微镜（聚焦离子束铣削截面）进行分析，研究了氦离子诱导的单晶钨膨胀和起泡。我们的测量结果表明，在氦峰的深度处形成泡状腔，并且纳米气泡聚结以在离子停止范围的包络内形成纳米裂纹，从而引起泡状壳的膨胀。这些结果提供了第一个直接的实验证据的气泡破裂机制的框架内提出的气泡形成的气体压力模型。
2019-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Gamma-irradiation influence on the initial magnetic conductivity of based on the system Fe-Si-B amorphous and nanocrystalline alloys
采用电感因子测定法研究了Fe-Si-B非晶和纳米晶合金的初始磁导率μi与γ辐照剂量的关系。结果表明，非晶态Fe-Si-B合金经Ni和Mo合金化后，μi的辐射灵敏度提高。与合金化金属玻璃相比，纳米晶磁性合金的初始磁导率对γ辐照的敏感性较低。研究表明，辐照对初始磁导率的影响是由于在金属玻璃的结构中以及纳米晶合金的非晶基体中产生了非磁性结合。
2012-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of irradiation induced microstructures in the AgCu model alloy using a multiscale method coupling atomistic and phase field modelling
本文发展了一种基于相场的多尺度方法，从原子尺度到微结构尺度，模拟了二元体系在辐照下的微结构演化。为此，开发了一种有效的数值方案。在氪离子辐照下的AgCu合金的情况下，使用原子的方法计算的唯象参数，作为温度和辐照通量的函数。预测了辐照通量和温度对图案化微结构形成的影响。在AgCu的情况下，我们的模型进行了定性和定量验证的衍射实验研究。
2016-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Role of Ni, Si and P on the formation of solute-rich clusters under irradiation in Fe-Cr alloys
低纯度的Fe-Cr合金（F-M钢的模型合金）经辐照后，少量溶质元素如P、Ni和Si已被证明能产生溶质团簇，这些溶质团簇对硬化有显著贡献，并可能与小位错环有关。为了理解每种杂质对在辐照下形成的纳米特征的形成的作用以及不同物质之间的最终协同作用，将Fe-15 at.%对不同成分的Cr-X（X=Si，Ni，P，NiSiP）合金进行了离子辐照处理，并用原子探针层析成像技术进行了表征。在300 { \textdegree }C至2.5 dpa下对四种合金：Fe 15 CrNi、Fe 15 CrSi、Fe 15 CrP和Fe 15 CrNiSiP进行辐照。讨论了辐照过程中注入碳原子对纳米结构演化的影响。的辐射下形成的nanofeatures的剂量作为组合物的函数的演变的研究突出了P和C的纳米簇的形成上的作用，并确认辐射诱导的性质的溶质丰富的集群。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Irradiation effects in the Ni-17Mo-7Cr alloy bombarded with MeV Au ions
用3 MeV金离子在dpa数为1~ 30的不同注量下，系统地研究了熔盐堆结构材料Ni-17 Mo-7 Cr合金的辐照效应。GIXRD测量表明，随着dpa从1增加到30，辐照样品的微应变从0.14%增加到0.22%。同时，纳米压痕结果表明，Ni-17 Mo-7 Cr合金在dpa为30时经历了先硬化后软化的过程。发现Ni-17 Mo-7 Cr合金在30 dpa时的溶胀率约为1.3%，这意味着每dpa仅为0.04%。此外，拉曼光谱表明，在金离子辐照后，碳偏析。研究结果对理解镍基合金的辐照损伤，特别是对未来MSR核能系统中镍基合金的辐照损伤有重要意义。
2014-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Combinatorial Discovery of Irradiation Damage Tolerant Nano-structured W-based alloys
聚变反应堆中的挑战之一是发现能够承受极端条件（例如辐射损伤和高热通量）的面向等离子体的材料。聚变材料的开发可能是一项艰巨的任务，因为需要探索微观结构和成分的大量组合，其中每一种都需要基于试错的辐照实验和材料表征。在这里，我们利用组合实验，允许快速和系统的表征成分-微观结构依赖的纳米结构的钨合金的辐照损伤行为。合成了W-Re-Ta合金的组合材料库，随后进行了高通量实验，以探测合金的机械、热和结构性能的辐照损伤。这种高效的技术可以快速识别具有优异损伤容限的成分范围。我们发现，注入的He团簇的分布可以显着改变的Ta和Re，这在确定辐照后的性质变化中起着至关重要的作用。
2022-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Local segregation versus irradiation effects in high-entropy alloys: Steady-state conditions in a driven system
利用分子动力学模拟研究了高熵模型合金CuNiCoFe在离子辐照下的有序转变和缺陷形成。使用混合的Monte-Carlo/分子动力学计划的模型合金生成的是热稳定的构型熵在高温下，但部分分解在较低的温度下的铜沉淀。然后，高熵和多相样品都经受模拟粒子照射。损伤累积进行了分析和比较元素镍参考系。结果表明，高熵合金-独立于初始配置-安装一定比例的短程有序，即使在粒子辐照。此外，结果提供的证据表明，在高熵合金中的缺陷积累减少。这是因为点缺陷的迁移率降低导致缺陷产生和消除的稳定状态。辐照产生的晶格缺陷被证明是作为汇铜偏析。
2017-10-04 cond-mat.mtrl-sci
A model of homogeneous semicoherent interphase boundary for heterophase precipitates in substitution alloys under irradiation
均匀半相干界面模型描述了辐照产生的非平衡点缺陷在异相沉淀物和替代固溶体之间的半相干界面处的吸收和热激活迁移过程。在这个模型中的动力学演化的恒定的化学成分的沉淀物的尺寸在辐照下进行了研究。所得结果与实验数据[I. Monnet等人，核材料杂志335（2004）311]在电子辐照下对铁素体ODS钢EM 10 +MgO进行了研究。
2010-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Irradiation Temperature and Dose Rate on the Mechanical Properties of Self-Ion Implanted Fe and Fe-Cr Alloys
在300 ℃、400 ℃和500 ℃温度下，用Fe ~+离子以2 MeV的最大能量和0.6dpa的剂量，以6 × 10 ~（-4）dpa/s和3 × 10 ~（-5）dpa/s的剂量率辐照纯Fe和含5，10和14%Cr的Fe-Cr模型合金。所有材料在300 ℃下辐照后硬度都有所增加.在400 ℃辐照后，仅Fe-Cr合金发生硬化，而纯铁没有发生硬化。在500 ℃下辐照后，在任何测试的材料中都没有观察到硬化。对于在300 C和400 C下的辐照，在较低剂量率下辐照的Fe-Cr合金中发现更大的硬化。透射电子显微镜和原子探针断层扫描的Fe 5%Cr合金中发现较大的位错环密度和尺寸的高剂量率和低剂量率辐照合金中的Cr沉淀。
2013-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Effect of ballistic re-solution on the nucleation kinetics of precipitates in diluted binary alloys under irradiation. Part 2: Cr-rich alpha' precipitates in Fe-Cr alloys
Nuclear Safety Institute (IBRAE), Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核安全研究所（IBRAE））
本文提出了一种新的动力学模型，用于研究辐照下Fe-Cr合金中Cr-rich alpha'析出物的成核和生长动力学，并考虑位移重结晶的影响。
2026-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Study of Irradiation-Induced Plastic and Lattice Strain in Tungsten
本研究提出一种从原子模拟快照分解弹塑性变形的方法，通过分子动力学模拟揭示了钨在辐照下塑性应变与晶格应变的转化机制，发现棱柱位错环聚集引发位错蠕变与晶格膨胀，并将塑性转变分为纯滑移和伴随膨胀的滑移两类。
2023-10-19 cond-mat.mtrl-sci
A Generalized Ising Model for studying Alloy Evolution under Irradiation and its use in Kinetic Monte Carlo Simulations
我们推导出一个伊辛哈密顿动力学模拟涉及二元合金中的间隙和空位缺陷。我们的模型，我们称之为“ABVI”，将溶质输运的间隙缺陷和空位到一个approximately一致的框架，因此代表了一个推广到广泛使用的ABV模型合金演化模拟。哈密顿量捕捉了二元合金中三种可能的间隙构型：A-A，A-B和B-B，这使得它特别适用于辐照损伤模拟。所有的哈密顿常数都用键能来表示，键能可以用第一性原理计算来计算。我们实现我们的ABVI模型在动力学蒙特卡罗模拟和进行验证练习，通过比较我们的结果发表在简单的二元系统与Frenkel对缺陷的生产和几个微观结构的情况下，与匹配协议。
2016-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Phase field modelling of microstructure transformations in Zr-Sn alloy during irradiation
Institute of Applied Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院应用物理研究所）；Sumy State University（苏梅州国立大学）
本研究采用结合反应速率理论和CALPHAD方法的相场模型，三维模拟Zr-Sn合金在热处理和辐照下的微观结构演变，揭示第二相形成及其对辐照剂量的依赖性。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of heavy ion irradiation on microstructure and electron density distribution of zirconium alloy characterised by X-ray diffraction technique
采用不同的X射线衍射线轮廓分析（XRDLPA）技术对Zr-1.0%Nb-1.0%Sn-0.1%Fe合金辐照后的显微组织进行了分析。用Williamson-Hall技术、修正Rietveld分析和双Voigt方法估算了辐照合金的畴尺寸、微应变、位错密度和层错几率随剂量的变化。位错密度随辐照剂量的增加有明显的变化。分析还估计了辐照后主要滑移面中位错的平均密度。首次用X射线衍射技术确定了辐照引起的电子密度分布的变化。我们可以估计的平均位移的原子和晶格应变所造成的辐射从电子密度分布的变化，如观察到的等高线图。
2006-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Ordering intermetallic alloys by ion irradiation: a way to tailor magnetic media
结合He离子辐照和低于600 K的热迁移率，我们触发和控制了金属间铁磁体（FePd）薄膜中化学无序向有序的转变。动力学蒙特卡罗模拟显示了初始定向短程顺序如何决定顺序传播。实现了垂直于膜平面的磁有序化，促进了最初弱的磁各向异性到FePd膜已知的最高值。这种生长后的处理方法在磁密度磁纪录中有应用。
2002-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale investigation of the irradiation-resistant effect of symmetric tilt grain boundaries of Fe-Ni-Cr alloy
本文采用分子动力学模拟对具有不同晶界的燃料包壳或压力容器用Fe-20 Ni-25 Cr合金进行了模拟研究。研究了由113（111）、113（112）、119（114）、111（113）、119（116）和117（223）型GB组成的双晶材料的辐照缺陷、应力作用下的辐照微结构演化和辐照力学性能与辐照强度、重合点晶格参数、倾斜角和GB厚度之间的相互作用。结果表明，辐照后的空位和杂质通过竞争性的GB吸收和复合而湮灭。在15 keV入射能量下，除Al_2O_3（111）和Al_2O_3（113）外，大多数双晶都出现了偏置吸收，导致晶粒内部存在大量的残余空位团簇。此外，不同的GB表现出不同的辐照缺陷吸收能力，并且残留空位数与GB厚度成反比，其中窄GB厚度的B13（111）和B11（113）GB的缺陷吸收能力较弱，而其它GB的缺陷吸收能力较强。此外，垂直于GB的单轴拉伸模拟表明，所有的双晶体的机械性能恶化后，辐照，这源于辐照缺陷团促进位错传播。特别是，无论是否施加辐照，最大拉伸应变，韧性和杨氏模量与GB倾斜角单调相关，而极限拉伸强度对于较大的GB CSL参数是稳定的。最后，根据辐照缺陷、显微组织和力学性能的演变规律，提出了合理设计抗辐照Fe-Ni-Cr合金的指导思想。
2021-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Native Defects on Optical Properties of InxGa1-xN Alloys
利用高能4 He+辐照可以控制InxGa_（1-xN）三元合金的光吸收边和自由载流子布居的能量位置。富In材料（x > 0.34）辐照后吸收边的蓝移归因于辐照引入的本征施主引起的带填充效应（Burstein-Moss位移）。在富镓材料中，光吸收测量表明，辐射引入的原生缺陷在带隙内，在那里它们作为受主被并入。所观察到的辐照产生的光吸收边的变化和载流子的人口在InxGa 1-xN的两性缺陷模型的预测是非常一致的。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of irradiation hardening due to dislocation loops and precipitates in RPV steels and model alloys
在反应堆工作温度为563 K时，基于TEM测量和力学测试，确定了WWER-440和WWER-1000反应堆RPV钢中位错环和富溶质析出物对辐照硬化的相对贡献。循环和沉淀物的钉扎强度因子的评估示出要远低于那些获得的模型合金的基础上的室温测试，以及那些通过原子模拟在300至600 K的温度范围内的评估。这种差异的解释框架中的热激活位错运动的模型，它考虑到在原子模拟和力学测试中采用的温度和应变速率的差异。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic insights into Cu segregation effects on irradiation-induced defect dynamics in medium-entropy alloys
Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET)（孟加拉国工程与技术大学）
本研究通过混合分子动力学和蒙特卡洛模拟，揭示了Cu偏析对FeNiCu中辐射诱导缺陷演化的影响，发现CSS结构能有效抑制缺陷簇生长并提升抗辐照肿胀能力。
2025-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Composition dependence of radiation induced patterns in non miscible alloys
我们提出了一种理论方法，详尽地预测各种稳态形状下出现的辐射在不稳定的二元混合物。我们表明，条纹或蜂窝状结构的控制不仅由两个经典的照射参数：照射通量和温度，但也由混合物的名义组成。因此，为文献中的结果建立了依据。此外，目前的发展导致一个简单的方法来预测照射图案，而无需求解任何演化方程。可以预见的是，这种动手方法将允许制备具有所需性能的材料，这些材料来自按需生产的亚稳态辐照微结构。
2018-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of He-ion irradiation on short-range ordering in model (EFDA) Fe-Cr alloys
用转换电子穆斯堡尔谱研究了He离子辐照对Fe_（100-x）Cr_x（x=5.8，10.75，15.15）模型中短程有序的影响。用0.25和2.0 MeV的离子辐照合金，剂量为7.5 dpa。短程有序用Warren-Cowley参数表示：alpha 1（第一个最近邻壳层），alpha 2（第二个最近邻壳层）和alpha 12（两个壳层）。对于所有的合金和两种能量的Cr原子的集群被揭示，至于α 1和α 2被认为是，但它的程度被发现是浓度和能量依赖。然而，平均短程序参量α 12在x=10处表现出从有序到聚类的交叉过渡。最强的能量效应发生在x=5.8，最弱的能量效应发生在x=10.75。
2016-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Flux effects in precipitation under irradiation - Simulation of Fe-Cr alloys
Fe-Cr合金中富Cr α'相的辐射强化析出是导致硬化和脆化的主要原因，它取决于辐照粒子和每原子位移（dpa）速率。在这里，我们利用Cahn-Hilliard相场为基础的方法，其中包括简单的模型的成核，辐照粒子和速率依赖的辐射增强扩散和级联混合模拟α'的演变中子，重离子和电子辐照。不同的辐射粒子表现出非常不同的级联混合效率。该模型使用中子数据进行了校准。对于在300 °C下10^-^8 dpa/s和10^-^6 dpa/s之间的级联诱导中子/重离子dpa速率，模型预测数密度近似恒定，半径减小，α' Cr成分减小，α'体积分数降低。然后，该模型预测，在大约10^-^5 dpa/s以上的速率下，α'的形成会发生剧烈的转变，而在dpa速率高达10^-^3 dpa/s时，电子辐照（混合较弱）几乎没有影响。这些模型的预测与实验结果是一致的。我们解释的辐射增强扩散，级联混合，和它们的比例，这一切都显着变化的中子和级联诱导离子辐照的相关通量范围内的通量依赖性方面的结果。这些结果表明，级联混合和辐射增强扩散时，必须考虑到试图模拟中子辐照效应，使用加速离子辐照。
2019-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Change of Cr atoms distribution in Fe85Cr15 alloy caused by 250 keV He+ ion irradiation to different doses
本文用转换电子穆斯堡尔谱研究了Fe_（85）Cr_（15）合金经250keV He~（3+）不同剂量（5、10和30dpa）辐照后Cr原子的再分布。再分配表示的Warren-Cowley短程序参量α 1，α 2和α 12有关的第一，第二和两个邻居壳，分别。明确的证据被发现，无论是对非辐照和辐照样品，铬原子的实际分布是壳的特性，对于一个给定的壳，它取决于辐照剂量。特别是，α 1是正的，因此表明相对于随机情况，1NN中Cr原子的布居不足，α 2是负的，从而证明2NN中Cr原子的布居过多，α 12是弱正的。在所施加的照射下，在两个相邻壳层中的Cr原子的数量减少，从而表示Cr原子的聚集。潜在的减少的铬浓度内的两个壳体积周围的探针Fe原子估计为1.5原子%，范围为2.1之间的最低和0.8原子%的最高剂量。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Effect of He-ion irradiation on Fe-Cr alloys: Mössbauer - effect study
用转换电子穆斯堡尔谱研究了He离子辐照Fe（100-x）Cr（x）三种模型合金（x =5.8，10.75和15.15）的效应。对25 keV离子辐照的合金的研究表明，Fe（84.85）Cr（15.15）样品的效应最强，发现了短程有序（SRO）参数的反转，因此，对Cr浓度最高的样品进行了辐照剂量D影响的研究，结果表明，平均超精细场<B>、样品表面法线与磁化矢量之间的平均夹角<theta>以及用SRO参数表示的Fe/Cr原子的实际分布强烈地依赖于D。特别地：（a）<B>随着D增加，并且其最大增加对应于探针57 Fe核周围的双壳层体积内的Cr含量减少约2.3at %，<theta>最大减少约13度。（c）在双壳层体积上平均的SRO参数随着D从弱负值（指示Cr原子聚集）增加到弱正值（指示Cr原子有序化）。反转发生在D ca。7 dpa.
2012-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Plasticity in irradiated FeCrAl nanopillars investigated using discrete dislocation dynamics
在本文中，我们研究了塑性辐照FeCrAl纳米柱使用离散位错动力学模拟（DDD），与离子和中子辐照的商业FeCrAl合金C35 M的透射电子显微镜（TEM）原位拉伸试验的比较。辐照引起的缺陷，如a/2 111和100型环和成分波动的相分离的辐照FeCrAl合金的代表的影响，分别进行了研究，以及叠加在一起的模拟。我们探讨了缺陷对FeCrAl纳米柱的应力-应变行为，特别是屈服强度和硬化响应的影响。我们的模拟证实了被广泛接受的事实，即辐照合金表现出更高的屈服强度和硬化的应力应变响应相比，均匀的合金。然而，我们的DDD计算揭示了一个非典型的叠加硬化的贡献，由于组合物的不均匀性和辐射回路，其中硬化由于组合物的不均匀性抵消硬化由于辐射回路在小尺度。因此，我们观察到，在辐照合金的屈服强度，考虑到成分不均匀性和辐照回路的影响后，小于只有辐照回路的合金的屈服强度，并且对于单独的成分不均匀性的合金是大致相同的。我们确定这种相消干涉的叠加在我们的平行TEM原位拉伸试验未辐照，离子辐照，中子辐照C35 M FeCrAl合金以及。硬化贡献中的这种相消干涉与实验团体广泛使用的分散势垒硬化（DBH）模型形成对比，以模拟由于不同辐照引起的缺陷的硬化贡献。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci
An innovative materials design protocol for the development of novel refractory high-entropy alloys for extreme environments
为了寻求能够承受用于先进应用（例如裂变反应堆、聚变装置、空间应用等）的严重辐照和机械极限的新材料，设计、预测和控制超越当前材料设计的新材料成为最重要的目标。本文通过实验和模拟相结合的方法，设计了一种新型的纳米晶难熔高熵合金（RHEA）系统。该合金的组合物，在极端环境下和原位电子显微镜下进行评估，显示出高的机械强度和热稳定性，重离子辐照下的晶粒细化和出色的耐辐照性双束辐照和氦注入，显着的电阻缺陷的产生，生长和合并。实验和模拟结果，表现出显着的一致性，可以应用于设计和快速评估其他合金受到极端环境条件。
2022-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Resistance of refractory high-entropy alloys to ultrafast laser irradiation
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Institute of Plasma Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院等离子体物理研究所）
研究通过建模揭示了难熔高熵合金在超快激光辐照下的抗性机制，发现其电子热容和耦合参数在高温下表现优异，且在高沉积剂量下未出现非热熔化，表明重元素高熵合金具有更强的辐射抗性。
2026-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Simulation of the nanostructure evolution under irradiation in Fe-C alloys
中子辐照引起钢的纳米结构变化，这是这些材料在核电厂运行期间经历的机械降解的起源。这些影响中的一些可以通过使用铁-碳系统作为模型合金来研究。目标动力学蒙特卡罗技术已被证明能够以一种现实和定量可靠的方式模拟整个辐照过程。我们已经开发了一个模型，用于模拟Fe-C系统使用的物理描述的性质的空缺和自填隙原子（SIA）集群，基于选择的最新数据从原子的研究和其他可用的实验和理论工作从文献。基于这些数据，碳对辐射缺陷演化的影响已在很大程度上被理解为形成不动的复合物与空位，反过来作为陷阱SIA集群。据发现，这种效果可以引入使用通用陷阱SIA和空位簇，结合能取决于集群的大小，也选择在以前进行的原子研究的基础上。该模型被证明是合适的再现低温（<350 K）中子辐照实验的结果，以及相应的辐照后退火高达700 K，在缺陷团簇密度和尺寸分布方面，从文献中的实验数据相比。陷阱的使用证明有助于我们的模型。
2013-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Cluster dynamics modeling of Mn-Ni-Si precipitates in ferritic-martensitic steel under irradiation
Mn-Ni-Si沉淀物（MNSP）是核反应堆用结构合金辐照诱发硬化和脆化的主要原因。研究表明，在9-Cr铁素体-马氏体（F-M）合金，如T91中的MNSP的沉淀，是强烈相关的位错上的异质成核，与辐射诱导的溶质偏析这些汇。因此，重要的是要建立先进的预测模型，在F-M合金在辐照下的Mn-Ni-Si沉淀的基础上了解的潜在机制。在这里，我们使用一个集团动力学模型，其中包括位错的多重影响，研究MNSPs在商业F-M合金T91的演变。模型预测值由400 °C质子辐照实验数据校准。辐射诱导的溶质偏析位错的连续模型，集成到集群动力学模拟，包括作为异质形核网站的位错的影响进行评估。结果表明，MNSPs在T91主要是辐射诱导，特别是，异质形核和辐射诱导的位错偏析是必要的，以合理化的实验观察。
2017-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Perspectives on Novel Refractory Amorphous High-Entropy Alloys in Extreme Environments
本文用磁控溅射法合成了W-Ta-Cr-V和W-Ta-Cr-V-Hf两种新的难熔非晶高熵合金，并在高温退火和置换辐照下用\textit{in situ}透射电镜进行了测试。虽然发现WTaCrV RAHEA在这样的测试下是不稳定的，但发现在构成新的五元WTaCrVHf RAHEA的该系统中添加Hf是在退火和辐照下实现稳定性的途径。观察到的WTaCrVHf RAHEA内发生的纳米沉淀物的重新组装的一个新的效果，在辐照下表明，由非晶基体与结晶纳米尺寸的沉淀物组成的双相微结构增强了系统的辐射响应。它表明，可调的化学复杂性出现作为一种新的合金设计策略，以促进极端环境中使用新的RAHEAs。介绍了化学成分复杂的非晶态金属合金在极端环境下的合金设计和应用的新观点，重点讨论了高温退火和置换辐照时的热力学相稳定性。
2022-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Interstitial-mediated dislocation climb and the weakening of particle-reinforced alloys under irradiation
位错可以通过吸收（或发射）点缺陷（空位和自填隙原子（SIAs））爬出其滑移面。与保守的滑翔运动相反，爬升依赖于点缺陷的热扩散，因此在更长的时间尺度上运行，导致某些形式的蠕变。虽然平衡点缺陷浓度允许位错爬升以减轻非滑移应力，但点缺陷过饱和也会导致渗透力，即使在没有外部应力的情况下也会驱动位错运动。自填隙原子通常具有比空位高得多的形成能，因此它们对爬升的贡献通常被忽略。然而，在辐照条件下，这两种类型的缺陷以相等的数量非热地产生。在这封信中，我们使用简单的热力学参数来表明，在辐照材料中的贡献不可忽略，并且它们对位错引起的渗透力比空位引起的渗透力大许多个数量级。这就解释了为什么{ \it in situ}透射电子显微镜辐照观察到的棱柱形位错环更多的是间隙型而不是空位型。使用离散位错动力学模拟，我们调查的影响，位错障碍物的相互作用，并发现在许多数量级的脱钉时间减少。这对辐照下颗粒增强合金的强度具有重要影响。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cross-sectional helium irradiation reveals interface-controlled bubble evolution in Cr/CrAlSiN multilayer coatings on zirconium alloys
Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院宁波材料技术与工程研究所）；Ningbo University of Technology（宁波工程学院）；Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；Southwest University of Science and Technology（西南科技大学）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；Qianwan Institute of CNITECH（国创中心千湾研究院）；Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory（先进能源科学与技术广东省实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本研究通过横截面氦辐照揭示Cr/CrAlSiN多层涂层在锆合金界面的气泡演变，发现多层结构能有效抑制气泡积累，提升界面稳定性。
2026-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Observation of transient and asymptotic driven structural states of tungsten exposed to irradiation
结合空间分辨X射线劳厄衍射与原子尺度的模拟，我们观察到如何离子辐照钨经历了一系列的非线性结构的转变，随着辐照曝光量的增加。纳米尺度的缺陷引起的变形积累超过0.02位移每原子（dpa）导致高度波动的应变在~0.1 dpa，崩溃到一个驱动的准稳态结构状态以上~1 dpa。驱动渐近状态的特点是细分散的空位缺陷共存的扩展的位错网络，并表现出积极的体积膨胀，由于通过自间隙聚结，但负的晶格应变的新的晶面的创建。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci
The effects of high-temperature ion-irradiation on early-stage grain boundaries serrations formation in Ni-based alloys
本研究通过离子辐照实验发现，镍基合金在辐照下发生硬化，且Hastelloy X效应更显著，结构差异影响辐射过程，多余能量降低高温相形核温度，促进晶界锯齿形成。
2025-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Deconvoluting Mechanisms of Radiation-Induced Grain Boundary Segregation in Dilute Ni-X (X = Fe, Cr, Mn) Alloys via Ion Irradiation and Phase-field Modeling
Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
本研究通过离子辐照与相场建模，揭示稀Ni-X合金中辐照诱导晶界偏析的机制，发现Fe贫化、Cr竞争性输运、Mn热力学富集，并强调需综合处理多种因素。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of 0.25 and 2.0 MeV He-ion irradiation on short-range ordering in model (EFDA) Fe-Cr alloys
用转换电子穆斯堡尔谱研究了He ~+离子辐照对（EFDA）Fe（100-x）Cr（x）（x=5.8，10.75，15.15）模型中Cr原子分布的影响。用0.25和2.0 MeV的He+对合金进行了1.2E16离子/cm ~ 2（7.5 dpa）剂量的辐照。Cr原子在探针Fe原子周围的前两个配位壳层中的分布用Warren-Cowley短程序参量α 1（第一邻壳层，1 NN），α 2（第二邻壳层，2 NN）和α 12（1 NN +2 NN）表示.在未经辐照的合金α 1是积极的和α 2是消极的所有三个样品，这表明有序的Cr原子。然而，α 12的值接近于零，即在探针Fe原子周围的前两个配位壳层上平均的Cr原子的分布是随机的。Fe_5Cr样品的辐照效应对于两种能量的He ~+射弹是相似的，即1 NN壳层中Cr原子数的增加和2NN壳层中Cr原子数的减少。因此，秩序的程度增加了。对于其他两个样品，照射的效果取决于组合物，并且对于能量较低的离子，照射的效果较强，其中，在Fe 10 Cr的情况下，无序消失，并且可以看到Cr簇集（α 12弱正）的一些痕迹。在Fe 15 Cr样品中，聚类是明显的。在用2.0 MeV离子辐照的样品中，在x=10.75和15.15的样品中也存在有序，尽管其程度变得小于Fe 5Cr样品。揭示了磁结构的微小变化。
2018-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Primary Radiation Damage Resistance Assessment of Precipitation-Hardened Cu Alloys
Plasma Science and Fusion Center (PSFC)（等离子体科学与聚变中心）；Department of Materials Science & Engineering（材料科学与工程系）；Department of Nuclear Science & Engineering（核科学与工程系）
本研究通过原位监测技术快速评估沉淀硬化铜合金的辐射损伤抗性，利用TGS和TEM结合空位计算，实现几分钟内预测材料损伤，显著缩短传统方法所需时间。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Instability types at ion-assisted alloy deposition: from two-dimensional to three-dimensional nanopattern growth
薄膜生长过程中的离子辐照对薄膜的结构特性有很大的影响。采用线性稳定性分析研究了离子辅助生长二元合金过程中的表面不稳定性。曲率依赖的离子驱动和沉积驱动的不稳定性之间的相互作用进行了研究。我们证明，离子辐照生长二元合金导致成分调制的表面图案的形成。结果表明，离子-原子到达比R是图形控制参数。接近的不稳定阈值，我们确定不同的制度的不稳定性驱动的离子或沉积引起的表面粗糙度的过程，或粗糙度组合物的反馈相互作用。特别是，曲率相关的位移和沉积耦合到优先溅射或优先扩散率的协同效应被发现诱导不稳定性和斑图形成。根据薄膜生长和离子辐照条件，不稳定性表现出平稳或振荡行为。后者专门与离子辐照有关。相应的相图中提出的实验参数。这显示了控制表面图案化和生长三维横向或垂直有序纳米结构的替代方式。
2012-07-06 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.data-an
Comparative study on radiation resistance of WTaCrV high-entropy alloy and tungsten in helium-containing conditions
本研究通过分子动力学模拟发现，WTaCrV高熵合金在含氦和级联重叠条件下比纯钨具有更强的抗辐照性能，有效抑制位错环和间隙原子团簇形成，主要贡献为聚变堆等离子体面对材料的抗辐照机制提供了新见解。
2025-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Radiation-tolerant high-entropy alloys via interstitial-solute-induced chemical heterogeneities
由多种主要元素组成的高熵合金（HEAs）已被证明比其元素或稀溶液对应物提供更好的抗辐射性。使用NiCoFeCrMn HEA作为模型，在这里，我们引入碳和氮的间隙合金元素，赋予化学非均匀性的形式的本地化学秩序（LCO）和相关的成分变化。密度泛函理论模拟预测了C和N周围的化学短程有序（CSRO）（最近邻和下一对原子壳层），这是由于C与（Co，Fe）和N与（Cr，Mn）的化学亲和力。原子分辨率的元素分布化学映射证实了显着的成分变化远远超出了统计波动。在高温下的Ni+辐照实验表明，与没有C和N合金化的基础HEA相比，空隙膨胀显著减少至少一个数量级。潜在的机制是，溶质诱导的化学不均匀性粗糙的晶格以及能量景观，阻碍的运动，并限制的路径通道，通常快速移动的自发光体和它们的集群。因此，辐照产生的杂质和空位更容易重新结合，延迟了空位的形成。因此，我们的研究结果打开了一个有前途的途径，高度耐辐射合金。
2021-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Simulated spatial and temporal dependence of chromium concentration in pure Fe and Fe-14%Cr under high dpa ion irradiation
在这项工作中，我们发展了一个从头算的知情率理论模型，跟踪注入离子（Cr+）在Fe和Fe-14%Cr在高剂量辐照过程中的时空演变。我们专注于试样表面的影响，离子诱导损伤的深度依赖性，损伤率，和离子注入的后果，所有这些都影响合金组合物的深度依赖性与持续照射演变。我们调查的材料中的化学偏析的影响，通过考虑辐射引起的缺陷的扩散。此外，我们探讨如何温度，晶粒尺寸，晶界下沉强度，和缺陷产生的偏差修改所得的合金成分的分布。我们的研究结果表明，注入的离子剖面可以是相当不同的预测SRIM注入剖面由于辐射增强的运输和隔离。
2016-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Modelling of Nano-oxide Precipitation and its Associated Stability under Neutron Irradiation for the Fe-Ti-Y-O system
本文开发了一种动力学蒙特卡罗模型，研究Fe-Ti-Y-O体系中纳米氧化物在晶界处的析出行为及其中子辐照稳定性，揭示了氧化物尺寸与剂量率的反比关系以及晶界附近氧化物更易溶解的规律。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Radiation-induced softening of Fe and Fe-based alloys during in-situ electron irradiation under mechanical testing
在辐照下形成的缺陷作为额外的钉扎中心，导致众所周知的辐射诱导硬化效应。另一方面，有一个鲜为人知的，但公认的效果，即时和可逆的软化金属受到各种类型的照射。这种辐射软化效应在辐射效应理论和工程技术应用中都应予以考虑。本文对多晶工业纯铁（0.048%C）和工业铁素体钢的RIS进行了实验研究。比较了电子束对体心立方Fe和面心立方Al（99.5%）的塑性形变的影响。电子能量范围为0.5至0.8 MeV。的屈服应力和辐射诱导的断裂伸长率的减少的可逆下降测量作为电子电流和试样厚度的函数。率理论的RIS提出，它考虑到辐射诱导的运动离散呼吸子（DBs）的激发，最近被证明存在于bcc铁，和它们的相互作用与位错增强unpinning从结构缺陷。使用经典的MD模拟提供输入的修改后的速率理论，最终证明了一个合理的协议与实验数据的DBs的行为进行了研究。结果的相关性的压力容器钢的反应器中的行为进行了讨论。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Interstitialcy-based reordering kinetics of Ni$_3$Al precipitates in irradiated Ni-based super alloys
中子辐照往往通过其产生的热尖峰的作用促进有序合金中的无序，同时引入点缺陷和缺陷簇。当它们迁移时，这些点缺陷将促进合金的重新排序，对抗辐射诱导的无序。本文采用经典分子动力学和高度并行加速取样方法研究了Ni $_3$ Al在自间隙原子（SIA）扩散作用下的重排动力学。通过原子模拟监测序参量和势能，我们发现SIA在Ni $_3$ Al中起着重排序剂的作用。引入了基于重排序动力学的平均场速率理论模型，该模型再现了模拟数据，并预测了在低至500 K的温度下的重排序。
2021-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Optimization of target film materials and protective coatings for sealed neutron generator
本文利用 SRIM 评估纯镁及镁合金靶膜的辐照损伤，并结合中子产额、溅射产额与涂层参数，确定掺杂率0.2的镁-锆合金和7.5 nm氧化镍涂层为优选方案。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Design Kinetic Parameters for Improved Resilience of Materials under Irradiation
本研究针对高熵合金成分设计空间庞大的问题，提出基于缺陷特性、以促进间隙原子-空位复合为核心的抗辐照高熵合金设计准则，通过速率理论计算与分子动力学模拟验证，并得到实验支撑，可减少材料筛选的实验工作量。
2024-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Helium effects and bubbles formation in irradiated Ti3SiC2
Ti_3SiC_2是一种潜在的核反应堆结构材料。然而，这种材料中的He辐照效应还没有得到很好的理解，特别是在高温下。在这里，我们比较了室温（RT）和750 °C下He辐照对Ti3SiC2的影响。发现在750 °C下的辐照导致极其细长的He气泡，其集中在Ti3SiC2的纳米层压层中，而材料的整体晶体结构保持完整。相反，在室温下，层状结构被显着损坏和高度无序照射后。我们的研究表明，在高温下，Ti3SiC2的独特结构可以在纳米层压层中容纳大量的He原子，而不会影响材料的结构稳定性。结构和力学性能测试结果表明，在750 °C下辐照引起的膨胀和硬化比室温下的小得多。这些结果表明，Ti3SiC2具有优异的抗辐照引起的He杂质积累的能力，并且在高温下对辐照引起的力学性能退化具有相当大的耐受性。
2020-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Outstanding Radiation Resistance of Tungsten-based High Entropy Alloys
研制了一种具有优异抗辐照性能的新型钨基耐火高熵合金。该合金生长为薄膜，显示出双峰晶粒尺寸分布在纳米晶和超细制度和独特的4 nm层状结构，揭示了原子探针层析成像（APT）。透射电子显微镜（TEM）和X-射线衍射显示了一个潜在的体心立方晶体结构，在高温下热退火后出现某些黑点。TEM和APT的基础上进行了深入的分析相关的黑点与第二相粒子富含Cr和V。原位和非原位照射后，这些沉淀物演变为准球形粒子，即使在8 dpa在室温或1073 K的辐射产生的位错环没有迹象。此外，纳米力学测试显示，在沉积样品中的14 GPa的大硬度，在热退火和几乎可以忽略的辐射硬化后略有增加。理论建模的基础上从头算方法结合蒙特卡罗技术预测的Cr和V丰富的第二相粒子和点的形成在相同的迁移率的点缺陷的起源异常的辐射耐受性。这些合金适合批量生产，加上出色的辐射和机械性能，使它们成为需要极端条件的应用的理想结构材料。
2018-11-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
我们提出了一个全面的研究空洞的形成，形核和生长的二元合金的原型模型进行辐照通过使用相场和速率理论的基础上的组合方法。结果表明，空洞的形成是由于辐照产生的空位通过晶格的弹性形变相互作用以及空位与合金成分场的耦合而引起的。相图说明有关的固溶体，相分解，和图案化的状态的形成。从过饱和的整体空位形成的空隙是伴随着合金成分的组合物重排。结果发现，弹性的不均匀性导致在初始制备的二元合金中形成各向异性沉淀物，导致在辐照下形成空隙超晶格。结果表明，根据扩散控制的沉淀过程中，空洞形核和长大剂量，空洞生长的普遍动力学揭示。利用与大多数合金和钢有关的材料参数，对空洞的主要定量和统计特征进行了估算，结果与实验观察结果吻合良好。
2018-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Contrasting Irradiation Behavior of Dual Phases in Ti-6Al-4V Alloy at Low-Temperature Due to Omega-phase Precursors in Beta-phase Matrix
本文通过Fe^2+离子辐照实验研究了Ti-6Al-4V双相合金的辐照行为，发现β相中ω相前驱体导致的亚纳米晶格无序显著抑制了位错密度和相变，揭示了其强吸收效应和异常点缺陷复合机制。
2024-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph
CuCrZr heat-sink irradiation performance reveals new challenges for thermonuclear fusion reactors
Université Lorraine（洛林大学）；Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）；UKAEA (United Kingdom Atomic Energy Authority)（英国原子能管理局）；SCK CEN（比利时核研究中心）；Universidade de São Paulo Escola Politécnica（圣保罗大学理工学院）
研究热核聚变反应堆中CuCrZr热沉材料在中子轰击下的性能，结合多种方法发现其强化析出物在不同温度下有不同溶解机制，还有氦气泡等形成及合金化学组成改变，挑战其性能策略，凸显新铜基热沉合金需求。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
