Ａｌ２Ｏ３颗粒弥散强化的Ｃｕ－Ａｌ２５合金是用于国际核聚变反应堆高热流材料的重要侯选材料 。它的辐照损伤微观结构机理研究倍受国际学术界关注。本工作对其进行了３００ｋｅＶＣｕ＋离 子辐照，以模拟１４ＭｅＶ中子辐照产生的高能初级离位原子（ＰＫＡ）及其在材料中产生的级联 效应（ｃａｓｃａｄｅ）；并用透射电镜方法对辐照在材料中引起的微观结构演变进行分析。辐照 参数及ＴＥＭ样品制备方法见文献［１］。电子衍射分析已表明Ａｌ２Ｏ３强化相颗粒在辐照下发 生溶解［１］，本文重点对辐照产生的位错结构进行了ＴＥＭ分析。使用电镜：日立Ｈ－７００Ｈ ，电压２００ｋＶ；菲立浦ＥＭ－４２０，电压１００ｋＶ。图１为未辐照样品ＴＥＭ显微形貌像 ，可见Ａｌ２Ｏ３弥散相颗粒尺寸仅为４ｎｍ左右。图２为辐照后的Ｃｕ－Ａｌ２５合金双束动力 衍射条件下ＴＥＭ形貌像，呈现高密度的“黑白瓣”衬度，尺寸也仅有几ｎｍ左右，这是典型的小 Ｆｒａｎｋ位错环的衬度。这正是高能ＰＫＡ及级联效应在材料中产生的小Ｆｒａｎｋ位错环。Ｒ üｈｌｅ、Ｗｉｌｋｅｎｓ等人已在理论上对这种尺寸小于０．２ξｇ，即仅有几ｎｍ直径的小Ｆ ｒａｎｋ位错环的衬度特征进行了详细研究并建立了全套ＴＥＭ分析方法［２－４］。本工作遵照 这一方法对离子辐照在Ｃｕ－Ａｌ２５合金中产生的小Ｆｒａｎｋ位错环进行了详细分析。主要步 骤如下：１．区分小Ｆｒａｎｋ环与Ａｌ２Ｏ３粒子，并测定小Ｆｒａｎｋ环的Ｂｕｒｇｅｒｓ矢 量。在双束动力衍射条件下对同一晶粒改变不同的晶带轴以及同一晶带轴改变不同衍射矢量ｇ，并 在多个晶粒重复上述操作，在ＴＥＭ形貌像中均得到大量不同取向的“黑白瓣”衬度。统计的迹线 分析表明，这些黑白瓣的ｌ方向（ｌ为由黑指向白的方向）绝大多数沿不同｛１１１｝面法线在Ｔ ＥＭ像平面的投影方向。这一结果说明：ｉ）这些“黑白瓣”衬度主要不是由Ａｌ２Ｏ３小颗粒的 球形应变场产生，而是由小Ｆｒａｎｋ位错环产生；ｉ）这些小Ｆｒａｎｋ位错环的Ｂｕｒｇｅｒ ｓ矢量为不同的ａ３〈１１１〉。２．对小Ｆｒａｎｋ环进行空位、间隙型的特征标定通过明场、 暗场ＴＥＭ像中处于同一位置的黑白瓣像衬度是一致还是互衬，以及通过深度估算，证明所观察到 的小Ｆｒａｎｋ环基本处于靠近膜上表面（即辐照表面）约０．３５～０．４ξｇ深度层内，因而 可用这一深度层的（ｇ·ｌ）符号判据来区分空位型（（ｇ·ｌ）＞０）、间隙型（（ｇ·ｌ）＜ ０）Ｆｒａｎｋ位错环。对大量照片进行“黑白瓣”的（ｇ·ｌ）符号的统计，结果表明：对大多 数晶粒，（ｇ·ｌ）＞０的情况明显多于（ｇ·ｌ）＜０。这说明，离子辐照产生的小Ｆｒａｎｋ
位错环，即有空位型，又有间隙型；在靠近辐照表面，空位型环的数目多于间隙型环。这一结果与 计算机模拟结果符合得很好［５］。另外，本工作在许多视场中观察到“黑白瓣束”（例如图２中 箭头所指），这表明，在级联碰撞过程中，子级联区也已产生［５］。图１Ｃｕ－Ａｌ２５合金未 辐照样品ＴＥＭ显微形貌像图２Ｃｕ－Ａｌ２５
合金３００ｋｅＶＣｕ＋离子辐照后ＴＥＭ显微形 貌像（双束条件）；Ｂ＝［０１１］，ｇ＝［１１１］。辐照条件：原子位移率：３．７×１０－ ２ｄｐａ／ｓ；辐照剂量：３０ｄｐａ。箭头指出“黑白瓣束”Cu-Al25合金中小Fran k位错环的TEM分析@黎晶@吴宝利@徐辉@郁金南@何庆复$航天工业总公司７０３研究所$ 中国科学院北京电子显微镜开放实验室$中国原子能科学研究院$北方交通大学［１］黎晶，徐辉 等．１９９６核材料会议文集．北京：原子能出版社，１９９７．８２—８６．［２］Ｒüｈｌｅ Ｍ，ＷｉｌｋｅｎｓＭａｎｄＥｓｓｍａｎｎＵ．Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌ．，１９６５，１ １∶８１９．［３］ＷｉｌｋｅｎｓＭ．ＭｏｄｅｒｎＤｉｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄＩｍａｇｉｎ ｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ．ｅｄｓ．Ｓ．Ａｍｅｌｉｎｃｋ ｘ，Ｒ．Ｇｅｖｅｒｓ，Ｇ．ＲｅｍａｕｔａｎｄＪ．ＶａｎＬａｎｄｕｙｔ．Ｎｏｒｔｈ－Ｈｏ ｌａｎｄ，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，１９７０．２３３．［４］ＥｄｉｎｔｏｎＪＷ．Ｐｒａｃｔｉ ｃａｌＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ．Ｖｏｌ ．３．ＴｈｏｍｓｏｎＬｉｔｈｏＬｔｄ．，ＥａｓｔＫｉｌｂｒｉｄｅ，Ｓｃｏｔｌａｎｄ，１９７５．３２．［５］ＬｉＪｉｎｇｅｔａｌ．ｔｏｂｅｐｕｂｌｉｓｈｅｄｉｎＪ．Ｎｕｃｌ．Ｍａｔｅｒ．
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