氦辐照陶瓷复合材料

抗氦辐照无相变

一种能够耐受高剂量氦离子辐照而不发生非晶化或表面剥落的三元陶瓷复合材料，适用于未来聚变和裂变反应堆的严苛辐射环境。

朱亚滨 · Chai, Jianlong · 申铁龙 · Niu, Lijuan · Yiwen, Liu · Jin, Peng · 崔明焕 · Feng, Yucheng · Liangting, Sun · Wang, Zhiguang

Journal of the European Ceramic Society 2023

参数信息

辐照剂量

1.72 × 10^18 ions/cm²

技术优势

高剂量下无非晶化

即使辐照剂量达到1.72×10¹⁸ ions/cm²，Al₂O₃-ZrO₂-SiC复合材料仍保持晶体结构，无相变。

表面不剥落

辐照后材料表面完整，未发生剥落，避免了表面退化。

力学性能变化小

纳米压痕表明辐照仅引起轻微硬化（300℃）或轻微软化（800℃），力学性能退化不明显。

应用场景

• 聚变堆结构材料：可用作聚变堆中承受高剂量氦离子辐照的结构部件，避免辐照损伤失效。
• 裂变堆结构材料：可用于裂变堆中需要抗辐照和高温稳定性的结构部件，延长使用寿命。
• 抗辐照陶瓷：作为抗辐照陶瓷，在高剂量辐照下保持晶体结构和表面完整，适合辐射环境。
• 核用复合材料：作为核用复合材料，结合多相优势以抵抗辐照损伤，用于核反应堆关键部件。