研制清潔、安全和高效的核能系統(如超高溫反應堆，快反應堆等)是能源領域的熱點問題，但是傳統核結構材料在新型堆惡劣的高溫、強輻照、強腐蝕服役環境中產生輻照硬化、腫脹、氫脆和輻照應力腐蝕[1,2]
由四種及四種以上元素組成的高熵合金(HEAs)，具有獨特的多主元效應和優異的力學性能
研究表明，HEAs獨特的微觀結構使其具有優異的抗輻照性能[3,4]
同時，調控成分和結構可使HEAs滿足特定應用場景的性能要求[5,6]
目前，對HEAs的研究主要聚焦于面心立方(FCC)及體心立方(BCC)結構HEAs
與具有良好延展性的FCC型HEAs相比[6]，BCC型HEAs多由Ti、Nb、Hf、Mo、Zr、V、Ta和W等難熔元素組成，結構的影響使其室溫塑性較差[9~11]，但是優異的高溫力學性能可滿足核結構材料的嚴苛要求[12~15]
在難熔高熵合金(RHEAs)中添加Nb、Mo、Zr等元素，可使其基體形成穩定的BCC結構[16,17]
一些非難熔元素(Al、B、Si和Ni等)的添加，可進一步提高其綜合性能[18]
在HEAs中添加Al元素可生成復雜氧化物，使其抗高溫氧化能力提高[19~21]
可燃毒物B元素具有高中子吸收截面(750 barns)，將其引入可在時間上補償初期堆芯過剩反應并在空間上平衡功率分布，為RHEAs作為長循環堆芯燃料包殼或彌散燃料的惰性基體提供了可能
Kang等[22]在Al0.1CrNbVMo RHEA中摻入B，使其力學性能顯著提高
評估核應用前景的關鍵因素，包括對合金輻照損傷行為和機理的研究
本文在AlNbMoZr中添加硼(B)元素制備一種具有可燃毒物特性的新型BCC結構Al5-Nb40-Mo40-Zr15-B0.1 RHEAs(簡稱AlNbMoZrB)，研究其Kr離子輻照損傷行為
1 實驗方法
使用水冷銅坩堝電弧熔煉法(在高純氬氣保護下)制備難熔高熵合金Al5-Nb40-Mo40-Zr15-B0.1(原子分數，簡稱AlNbMoZrB)鑄錠
原料中的Nb、Mo、Al、Zr等金屬的純度高于99.9%(質量分數)，B元素以AlB3的形式添加
熔煉合金鑄錠前，先熔煉一遍Ti錠以吸收電弧爐內的殘余氧氣
合金錠至少翻轉熔煉6次，每次熔煉時長不少于5 min，以確保成分均勻
用于測試和分析的所有樣品，均使用線切自鑄錠的中間部分割取
實驗前用400#
聲明：
“AlNbMoZrB系難熔高熵合金的Kr離子輻照損傷行為” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：毛建軍,富童,潘虎成,滕常青,張偉,謝東升,吳璐
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2025年07月18日 ~ 20日 
