Al2O3–ZrO2–ZrC陶瓷复合材料

辐照抗性优异

该复合材料在He辐照下无相变发生，He泡主要偏聚于晶界而非晶内，表现出对辐照硬化的有效抑制。

Li, Shufen · Jin, Peng · 朱亚滨 · Chai, Jianlong · Niu, Lijuan · 申铁龙 · Wang, Zhiguang

Ceramics International 2024

参数信息

He离子辐照能量

500 keV

He泡带形成注量

2.0 × 10¹⁷ ions/cm²

技术优势

辐照后无相变

GIXRD分析确认复合材料仍由α-Al2O3、t-ZrO2和ZrC三相构成，辐照未引起任何新相生成。

抑制辐照硬化

高注量下在部分α-Al2O3和t-ZrO2晶粒内形成He泡带，泡带的形成被认为是辐照硬化效应减弱的原因。

He泡偏聚晶界

He泡在损伤峰值区附近的晶界/相界处聚集，主要分布于α-Al2O3晶粒内，t-ZrO2晶粒中较少，ZrC晶粒中未显著发现，有利于降低晶内损伤。

应用场景

• 核聚变堆材料：该材料在He辐照下无相变且抑制硬化，适合作为聚变堆中面向等离子体或第一壁候选材料。
• 耐辐照陶瓷：He泡偏聚晶界而晶内损伤少，证明其作为耐辐照陶瓷具有良好微结构稳定性。
• 极端环境涂层：该复合陶瓷可作为涂层材料，在核环境等极端条件下保持结构完整并抗辐照损伤。