高熵合金材料（HEAs）因其优异的机械性能而受到广泛关注，近年来，国际上提出其可作为聚变堆的候选材料之一。研究发现，不同于传统合金材料，早在辐照初始阶段HEAs的缺陷生长便受到抑制，最新研究表明HEAs的辐照缺陷演变规律较为复杂，相关抗辐照机制仍不明确。目前，由于试验样品制备耗资大、性能表征耗时长、高能辐照源稀缺等一系列问题，严重阻碍了实验对HEAs材料抗辐照性能的研究。模拟计算可从微观尺度上模拟辐照初始阶段的级联碰撞、缺陷生长及演化，是研究辐照损伤机理的有效方法之一。
纯Ni辐照
NiCoCrFe HEA与纯Ni辐照损伤结果与机理示意图 近日，我院胡望宇教授团队在传统金属材料领域著名期刊《Acta Materialia》（IF=7.293）上发表了题为“Enhanced Radiation Tolerance of the Ni-Co-Cr-Fe High-entropy Alloy as Revealed from Primary Damage”的研究论文。该论文采用分子动力学方法模拟了NiCoCrFe高熵合金（HEA）和纯Ni在辐照诱导后的原子离位级联过程，通过对比两者的辐照缺陷生成及演化规律获得了NiCoCrFe HEA的抗辐照损伤微观机制。论文采用不同能量的初级离位原子（PKA）对完整FCC结构的NiCoCrFe HEA和纯Ni进行离位级联碰撞，研究发现NiCoCrFe HEA在热峰处生成了比Ni更多的离位原子，但在级联结束后残余更少的缺陷。随着PKA能量的增大，两种材料中间隙和空位团簇的尺寸或数量均有所增加，但NiCoCrFe HEA中缺陷的增长更为缓慢。这种缺陷的延迟增长源自NiCoCrFe HEA中较高的缺陷复合率，主要与以下两方面机理有关。一、HEAs中较强的热峰和较低的热导率延缓了其热耗散从而增加了缺陷复合率；二、NiCoCrFe HEA中较小的间隙团簇形成能导致了其较为缓慢的间隙团簇行为。
该研究成果受国家自然科学基金和国家磁约束核聚变能发展研究专项等项目的资助。该论文以湖南大学材料科学与工程学院为第一单位，我院博士研究生林也平为第一作者，我校邓辉球教授和密歇根大学高飞教授为共同通讯作者。论文链接如下： https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.06.027。
文章来源：湖南大学
胡望宇，民革省委原副主委，湖南大学二级教授，博士生导师，入选教育部跨世纪优秀人才和湖南省新世纪121人才工程。国家重点研发计划专项“材料基因工程关键技术与支撑平台”首席科学家，主持完成国家磁约束核聚变能发展研究专项“液态锂壁在未来聚变装置应用的基础研究”子课题、国家自然科学基金10余项、湖南省科技计划重大专项课题。专著《嵌入原子方法理论及其在材料科学中的应用——原子尺度材料设计理论》获第十四届中国图书奖。１次获湖南省科技进步一等奖，2次获国家机械工业局科技进步二等奖，1次获机械电子工业部科技进步三等奖。
邓辉球，博士，三级教授，凝聚态物理博士生导师。1973年出生于湖南岳阳，1991年9月-1998年6月在湖南师范大学物理系学习，分别获得理学学士和理论物理硕士学位。1998年9月进入湖南大学应用物理系/材料科学与工程学院攻读博士学位，2001年7月获得材料物理与化学专业工学博士学位，并留校任教。2001年11月被评为副教授，2005年5月至今为湖南大学教授。曾入选湖南省“121”人才工程人选、湖南省普通高校学科带头人培养对象。长期从事计算凝聚态物理学和计算材料科学的科研与教学工作。曾在中科院大连化物所催化基础国家重点实验室(2004年12月- 2006年10月)、德国马普学会Fritz-Haber研究所(2006年12月-2007年12月) 和美国西北太平洋国家实验室 (2010年2月-2011年2月) 作访问学者。目前主要从事核材料中的辐照损伤和氦效应、液态金属与聚变堆壁材料的相容性、材料动态高压冲击、合金表面吸附与催化特性等方面的计算模拟研究工作，多次在国内外学术会议上作邀请报告。在J. Mater. Chem. A，ACS Appl. Mater. Interfaces，Scripta Materials、Physical Review B，Journal of Nuclear Materials等国内外刊物上发表学术论文150余篇，其中被SCI收录120余篇。主持了四项国家自然科学基金项目（三项已经结题）和多项省部级科研课题的研究。主持科技部2017年国家重点研发计划专项“数值反应堆原型系统开发及示范应用”中的子课题一项，作为学术骨干参加了科技部2013年国家磁约束核聚变能研究发展项目（ITER专项） “液态锂壁在未来聚变堆应用的基础研究”。
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发表于 2020-6-30 09:08:58
