锆合金具有极低的热中子捕获截面、优异的耐腐蚀性能和抗高温蠕变等优点,被广泛用作核反应堆中的燃料包壳和压力管等关键部件。然而,长时间暴露在高能中子的辐照下会使具有织构的锆合金部件发生不可逆的各项异性形状改变,即辐照生长。辐照生长大大限制了锆合金的使役安全性和服役寿命。传统认为,高能粒子辐照产生的柱面间隙型位错环和基面空位型位错环(c-loop)的各项异性分布是造成锆合金辐照生长的“罪魁祸首”。然而,大量实验研究发现,基面空位型位错环只有达到一定的辐照临界条件才会形成,而且基面位错环的尺寸通常都大于13 nm,这一现象很难解释辐照初期锆合金的辐照生长现象,也对传统的辐照生长机制提出了挑战。
近日,西安交通大学材料学院韩卫忠教授研究组发现辐照初期在纯锆中形成了一种新型的纳米尺度三角形空位型缺陷,从而提出基面三角形空位型缺陷是锆合金中基面空位型位错环的前驱体。研究发现,氦离子辐照后的纯锆中形成了高密度的型位错环,极其少量的