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2021-07-09
先進(jìn)核能系統(tǒng)的研發(fā)需要耐高溫、耐輻照、高安全性的新型核用結(jié)構(gòu)材料。近期，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所核能工程材料室研究人員在核用復(fù)合陶瓷材料研發(fā)及輻照評(píng)價(jià)研究方面取得進(jìn)展。
研究人員以高強(qiáng)度的氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA）為基體，通過(guò)添加具有高彈性模量的碳化物顆?；蚓ы殻苽涑鱿嘧?顆粒+晶須協(xié)同增韌的強(qiáng)韌化復(fù)合陶瓷。
依托于蘭州重離子加速器（HIRFL）、低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置（LEAF）及320 kV綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等裝置提供的離子束流，研究人員開(kāi)展了強(qiáng)韌化ZTA復(fù)合陶瓷的抗輻照性能評(píng)價(jià)研究，發(fā)現(xiàn)具有特定組織結(jié)構(gòu)和成分的復(fù)合陶瓷能夠有效抑制大尺寸氦泡的形成和生長(zhǎng)，并證實(shí)了復(fù)合陶瓷具有更優(yōu)異的抗輻照非晶化能力。研究成果為高性能核用陶瓷材料的研發(fā)提供了重要的參考數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Ceramics International上。研究工作獲得中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（A類(lèi)）、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目以及蘭州重離子加速器國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的支持。
圖1.協(xié)同增韌的復(fù)合陶瓷斷裂韌性與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)比（柴建龍/圖）
圖2.氦離子輻照誘發(fā)的裂紋形成及生長(zhǎng)過(guò)程（500 MeV He離子、室溫輻照、輻照劑量4E17 ions/cm2）（朱亞濱/圖）
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