材料与水化学 第2讲 金属材料的辐照损伤
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快中子撞击初级离位原子，Primary Knockon Atoms (PKA).
scattered neutron (or ion), energy E?= E - T
- T > Ec – 仅电子能量损失， 不产生离位
-
T < Ec – 仅发生原子离位， 产生空位和间隙原子
PKA
fast neutron (or iron), energy E
金属材料的组织
扫描隧道显微镜 C原子排列
组织是指用金相观察方法观察材料内部时看到的涉及晶 体或晶粒大小、方向、 体或晶粒大小、方向、形状排列状况等组成关系的组成 物。
α' γ
250nm 250nm
10μm 10μm
20钢退火态组织照片 304不锈钢SEM照片 变形304 TEM照片 AFM/MFM图像 不锈钢SEM 304钢 20钢退火态组织照片 304不锈钢SEM照片 变形304钢TEM照片 AFM/MFM图像
非晶体
纯铁金属的晶体结构
晶胞
空间点阵、 空间点阵、晶格
晶体原子排列
纯铁的显微组织
晶界、晶粒、 晶界、晶粒、取向
7个晶系 种布拉菲点阵 个晶系14种布拉菲点阵 个晶系
立方 四方 三方 简单六方 正交 单斜 三斜 a=b=c a=b≠c a=b=c a=b, γ=120° a≠b≠c a≠b≠c a≠b≠c α=β=γ=90° =β=γ=90° α=β=γ≠90° α=β=90°α=β=γ=90°α=γ=90° α≠β≠γ≠90° α β≠90° 初基 底心
粒子所带能量散失过程中，在路径附近形成热峰 粒子所带能量散失过程中，在路径附近形成热峰(Step-7)
被打乱的原子重新排列 元素偏析、 元素偏析、沉淀析出
中子被原子吸收后嬗变损伤 (Step-8)
活化、 活化、产气 气体原子在材料内扩散
辐照损伤原理
级联/串级碰撞 级联 串级碰撞
沟道效应
初级离位原子
= 离位能 = 使晶格上原子离位的最小能量 ( 25 – 50 eV) • EFp = 形成Frenkel pair (V + I) 位错对的能量(~ 5eV)
能量为E的 能量为 的PKA造成的离位原子数量 造成的离位原子数量
• 当反冲原子的能量为下 值时，离位停止
collision # 0 1 2 N
金属材料的组织与性能 堆内结构材料的辐照损伤
金属材料的辐照损伤机理 辐照后嬗变、微观成分、 辐照后嬗变、微观成分、组织的变化 辐照损伤对材料性能的变化
材料成分、 材料成分、组织结构与性能的关系 材料成分 工艺 组织结构 使役性能
各组成元素含量 冶炼、锻造、焊接、 冶炼、锻造、焊接、 热处理、表面处理、 热处理、表面处理、 形变、 形变、等等 结合键、晶体结构、 结合键、晶体结构、 组织、 组织、内部缺陷 机械:强度 强度、 机械 强度、韧性等 物理:导热 导热、 物理 导热、导电等 化学:耐腐 耐腐、 化学 耐腐、相容性
SKA, T1' SKA, T1 PKA, T SKA, T3
PKA, T PKA, T SKA, T2
V = 空位: 晶格阵点上的原子被撞离后留下的空阵点 I = 间隙原子: 离位原子最终停留下来，占据了晶格的间隙
离位能
• 对于特定晶体，离位能取决于 PKA 的入射方向 • Ed 代表所有入射方向上的平均离位能 • 对于fcc晶体:
011 g
碳钢组织
铁素体 Ferrite
球化珠光体
共析钢-珠光体 共析钢 珠光体
低碳钢-珠光体 低碳钢 珠光体
1.4% carbon steel
白口铸铁
灰口铸铁
球墨铸铁
马氏体
含部分残余奥氏体的马氏体
针状马氏体
Fe-30Ni-0.31C钢的马氏体
以德国科学家Adolph Martens命名的 以德国科学家Adolph Martens命名的 一种钢的淬火硬化相。 一种钢的淬火硬化相。一般认为马氏 体是指钢被快速从高温奥氏体区中淬 火得到的碳在α Fe中的过饱和固溶 火得到的碳在α－Fe中的过饱和固溶 原子嵌入体心立方晶格的间隙， 体，C原子嵌入体心立方晶格的间隙， 使晶格畸变为四方结构。 使晶格畸变为四方结构。
体心
面心
晶胞
空间点阵几何规律的基本空间单元， 空间点阵几何规律的基本空间单元， 一般取最小平行六面体。 一般取最小平行六面体。
结构特征 点阵常数 原子半径 R 晶胞内原子数 配位数 致密度 四面体间隙 数量 大小 数量 大小
面 心 立 方 (f cc) a
体 心 立 方 ( b cc) a
密 排 六 方 ( h cp) a , c ( c/a = 1 . 6 3 3 )
辐照损伤过程
入射粒子(尤其是快中子 尺寸小 主要靠PKA造成损伤 入射粒子 尤其是快中子)尺寸小，主要靠 尤其是快中子 尺寸小， 造成损伤
Step 1-高能入射粒子与晶格上的原子发生交互作用 高能入射粒子与晶格上的原子发生交互作用 Step 2-入射粒子将动能传递给被撞原子 入射粒子将动能传递给被撞原子 Step 3-使被撞原子离开晶格阵点，成为初级离位原子 使被撞原子离开晶格阵点， 使被撞原子离开晶格阵点 成为初级离位原子(PKA“Primary Knock-on Atom”) Step 4-PKA继续撞击其它原子 继续撞击其它原子 Step 5-形成原子离位峰 级联碰撞 形成原子离位峰(级联碰撞 形成原子离位峰 级联碰撞-displacement cascade) Step 6-级联碰撞停止，留下空位 级联碰撞停止， 和间隙原子(interstitial) 级联碰撞停止 留下空位(vacancy)和间隙原子 和间隙原子 以及空位和间隙原子的团簇(cluster) ，以及空位和间隙原子的团簇
钢受快中子（＞ 钢受快中子（＞1MeV）轰击后， （＞ ）轰击后， 被撞原子离位， 被撞原子离位，其原晶格阵点位置 变成一个空位， 变成一个空位，而它本身经过串级 碰撞后， 碰撞后，滞留在晶格之间成为一个 间隙原子，于是就形成了Frenkel 间隙原子，于是就形成了 缺陷对。 缺陷对。 因快中子能量很大， 因快中子能量很大，而金属原子的 离位阈值一般在18～ 之间， 离位阈值一般在 ～30eV之间， 之间 因此， 因此，一个快中子可连续地击出许 多离位原子， 多离位原子，直至中子逸出或能量 耗尽为止。 耗尽为止。 初级离位原子(PKA)吸收了大量能 吸收了大量能 初级离位原子 它也能导致二级、 量，它也能导致二级、三级以至更 多级的串级碰撞效应。 多级的串级碰撞效应。
(110) plane [111]
Ed <111> Ed <110> Ed <100>
离位能 (eV)
[100]
0? [100] 30? [111] 60? 90? [110]
PKA
• Ed
[110]
Polar angle from the [100] directions in the (110) plane
晶格内形成缺陷
空位、 空位、间隙原子 位错环
沉淀硬化
沉淀析出第二相粒子 成分偏析
嬗变
生成的气体形成孔洞或气泡， 生成的气体形成孔洞或气泡，或在晶界聚集 合金成分改变
辐照与固体物质之间的交互作用
辐照入射粒子包括下列三种: 辐照入射粒子包括下列三种
中性粒子: 中子, 射线(光子 光子) 中性粒子 中子 gamma 射线 光子 带电粒子: 粒子 粒子(He核)、质子、电子 带电粒子 α粒子 核 、质子、 高能原子、离子: 裂变产物、一次碰撞反冲原子、 高能原子、离子 裂变产物、一次碰撞反冲原子、加速的离子
2 a 4
4 12 0.74 8 0.225R 4 0.414R
3 a 4
2 8 0.68 12 0.291R 6 0.154R < 100> 0 . 6 3 3 R < 11 0 >
a 2
1来自百度文库 2
a2 c2 + 3 4
6 12 0.74 12 0.225R 6 0.414R
En = 中子初始能量 En’ = 碰撞后中子的能量 E = 被撞粒子的能量 (PKA 或 SKA) T = 传递给靶原子的能量
级联/串级碰撞 级联 串级碰撞
•PKA碰撞二次撞击原子 secondary knock-on (SKA) • SKA再撞击其它原子，形成三级碰撞 TKA，甚至更多级碰撞 • 每次碰撞，其能量都被在入射粒子(反冲 原子)和靶原子之间均分 •这样的碰撞一直持续到被撞原子获得的能 量低于离位阈能 Ed
固体物质(靶 固体物质 靶):
相对于入射粒子的能量，固体物质(靶)可看作是相对静止的原 相对于入射粒子的能量，固体物质 靶 可看作是相对静止的原 子， 靶原子核具有质量，电子具有～ 的能量 靶原子核具有质量，电子具有～keV的能量 的能量
入射粒子与固体之间的交互作用取决于
入射粒子的带电荷数 入射粒子的速率 入射粒子与原子的原子核和核外电子之间的作用是相对独立的 交互作用用散射截面来衡量
镍基合金的微观结构－ 镍基合金的微观结构－碳化物析出
A类，碳化物在晶界析出
B类，重结晶后，碳化物 在原始晶界网状析出
B类，重结晶后，碳化物在 晶内和原始晶界网状析出
金属、 金属、陶瓷材料绝大部分具有晶体结构
材料的晶体性质
晶体
构成晶体的原子、 构成晶体的原子、分子或原子集团 在空间是按一定的几何规律规则排 列的，因而晶体具有一定的熔点， 列的，因而晶体具有一定的熔点， 且具有各向异性的特点。 且具有各向异性的特点。绝大多数 的工程材料，如金属及其合金、 的工程材料，如金属及其合金、陶 瓷等，天然的岩石、矿物都是晶体。 瓷等，天然的岩石、矿物都是晶体。 非晶体中的质点是无规排列的， 非晶体中的质点是无规排列的，如 多数的玻璃和聚合物。 多数的玻璃和聚合物。
3
孪晶结构
2. 奥氏体不锈钢的孪晶结构
1. 70%Cu-30%Zn合金孪晶结构
3. 奥氏体不锈 钢的孪晶结构
位错结构
200 nm
1. TEM下观察到316L不 锈钢(00Cr17Ni14Mo2)的 位错线与位错缠结 2. 马氏体钢固溶处理 后急冷残余奥氏体中 3. Fe-40at%Al(B2)单晶体室温 的位错 变形后的位错结构。 塑性应变ε = 13 %, 位错密度 ρ = 2.4×1010 cm-2. 镍中的位错
...
Nf
=
最终造成离位原子数量 为:
...
.. .
ν=
ν=
Kinchin-Pease 模型
Average energy per knockon
E
E 2 2
E 4 4
E 2N 2N
Number of 慳dditio nal? 1 displaced atoms
...
2Ed ν
高速粒子撞击产生离位峰
板条马氏体
贝氏体组织
钢经过淬火+高温回火处理后， 可以得到贝氏体组织，分上贝 氏体和下贝氏体，上贝氏体组 织粗大，脆性大；下贝氏体组 织精细，亚结构为位错型，因 此强度高、塑性和韧性好。
Fe-0.43C-2Si-3Mn钢部分转变形成的上贝氏体组织 钢部分转变形成的上贝氏体组织 (a) 光学显微照片 (b,c) 明场和暗场像 (d) 羽毛状组织 (a)光学显微照片 光学显微照片 (b) TEM照片 照片 普通碳钢的下贝氏体组织
Representative dislocation features observed in (a) n = 3 and (b) n = 7 deformation regimes (SB – subboundaries) .
I. Charit and K. L. Murty. Creep behavior of niobium-modified zirconium alloys. Journal of Nuclear Materials 374 (3):354-363, 2008.
未经辐照的组织
光学显微组织: 多相组织
纳米复合铁素体合金
TEM
10 µm
纳米晶粒与重 结晶晶粒
100 nm
晶界
沉淀相 原子探针 Y-Ti-O 团簇
100 nm 1 nm
三叉晶界
亚晶结构
1
2
1.变形后的石英晶体中的亚晶结构 2.挤出后经450oC退火后纯铝中的亚晶结构 3.挤出后纯铝中被拉长的晶粒和亚晶结构
八面体间隙
实际金属晶体中的缺陷
点缺陷
线缺陷
面缺陷
金属材料的强化(硬化 机理 金属材料的强化 硬化)机理 硬化
位错塞积
σ s = σ i + kY d
固溶强化 细晶强化
−1
2
形变强化： ＝ 形变强化：S＝Kεn
沉淀强化/第二相强化 沉淀强化 第二相强化 相变强化
粒子辐照引起晶格缺陷－ 粒子辐照引起晶格缺陷－导致材料硬化和脆化
锆合金的微观组织
(a) Recrystallized grain structure of a Zr–1Sn–1Nb–0.2Fe alloy showing a-Zr grains with b-Zr phases as boundary phases. (b) Dislocation structures in the same alloy.
scattered neutron (or ion), energy E?= E - T
- T > Ec – 仅电子能量损失， 不产生离位
-
T < Ec – 仅发生原子离位， 产生空位和间隙原子
PKA
fast neutron (or iron), energy E
金属材料的组织
扫描隧道显微镜 C原子排列
组织是指用金相观察方法观察材料内部时看到的涉及晶 体或晶粒大小、方向、 体或晶粒大小、方向、形状排列状况等组成关系的组成 物。
α' γ
250nm 250nm
10μm 10μm
20钢退火态组织照片 304不锈钢SEM照片 变形304 TEM照片 AFM/MFM图像 不锈钢SEM 304钢 20钢退火态组织照片 304不锈钢SEM照片 变形304钢TEM照片 AFM/MFM图像
非晶体
纯铁金属的晶体结构
晶胞
空间点阵、 空间点阵、晶格
晶体原子排列
纯铁的显微组织
晶界、晶粒、 晶界、晶粒、取向
7个晶系 种布拉菲点阵 个晶系14种布拉菲点阵 个晶系
立方 四方 三方 简单六方 正交 单斜 三斜 a=b=c a=b≠c a=b=c a=b, γ=120° a≠b≠c a≠b≠c a≠b≠c α=β=γ=90° =β=γ=90° α=β=γ≠90° α=β=90°α=β=γ=90°α=γ=90° α≠β≠γ≠90° α β≠90° 初基 底心
粒子所带能量散失过程中，在路径附近形成热峰 粒子所带能量散失过程中，在路径附近形成热峰(Step-7)
被打乱的原子重新排列 元素偏析、 元素偏析、沉淀析出
中子被原子吸收后嬗变损伤 (Step-8)
活化、 活化、产气 气体原子在材料内扩散
辐照损伤原理
级联/串级碰撞 级联 串级碰撞
沟道效应
初级离位原子
= 离位能 = 使晶格上原子离位的最小能量 ( 25 – 50 eV) • EFp = 形成Frenkel pair (V + I) 位错对的能量(~ 5eV)
能量为E的 能量为 的PKA造成的离位原子数量 造成的离位原子数量
• 当反冲原子的能量为下 值时，离位停止
collision # 0 1 2 N
金属材料的组织与性能 堆内结构材料的辐照损伤
金属材料的辐照损伤机理 辐照后嬗变、微观成分、 辐照后嬗变、微观成分、组织的变化 辐照损伤对材料性能的变化
材料成分、 材料成分、组织结构与性能的关系 材料成分 工艺 组织结构 使役性能
各组成元素含量 冶炼、锻造、焊接、 冶炼、锻造、焊接、 热处理、表面处理、 热处理、表面处理、 形变、 形变、等等 结合键、晶体结构、 结合键、晶体结构、 组织、 组织、内部缺陷 机械:强度 强度、 机械 强度、韧性等 物理:导热 导热、 物理 导热、导电等 化学:耐腐 耐腐、 化学 耐腐、相容性
SKA, T1' SKA, T1 PKA, T SKA, T3
PKA, T PKA, T SKA, T2
V = 空位: 晶格阵点上的原子被撞离后留下的空阵点 I = 间隙原子: 离位原子最终停留下来，占据了晶格的间隙
离位能
• 对于特定晶体，离位能取决于 PKA 的入射方向 • Ed 代表所有入射方向上的平均离位能 • 对于fcc晶体:
011 g
碳钢组织
铁素体 Ferrite
球化珠光体
共析钢-珠光体 共析钢 珠光体
低碳钢-珠光体 低碳钢 珠光体
1.4% carbon steel
白口铸铁
灰口铸铁
球墨铸铁
马氏体
含部分残余奥氏体的马氏体
针状马氏体
Fe-30Ni-0.31C钢的马氏体
以德国科学家Adolph Martens命名的 以德国科学家Adolph Martens命名的 一种钢的淬火硬化相。 一种钢的淬火硬化相。一般认为马氏 体是指钢被快速从高温奥氏体区中淬 火得到的碳在α Fe中的过饱和固溶 火得到的碳在α－Fe中的过饱和固溶 原子嵌入体心立方晶格的间隙， 体，C原子嵌入体心立方晶格的间隙， 使晶格畸变为四方结构。 使晶格畸变为四方结构。
体心
面心
晶胞
空间点阵几何规律的基本空间单元， 空间点阵几何规律的基本空间单元， 一般取最小平行六面体。 一般取最小平行六面体。
结构特征 点阵常数 原子半径 R 晶胞内原子数 配位数 致密度 四面体间隙 数量 大小 数量 大小
面 心 立 方 (f cc) a
体 心 立 方 ( b cc) a
密 排 六 方 ( h cp) a , c ( c/a = 1 . 6 3 3 )
辐照损伤过程
入射粒子(尤其是快中子 尺寸小 主要靠PKA造成损伤 入射粒子 尤其是快中子)尺寸小，主要靠 尤其是快中子 尺寸小， 造成损伤
Step 1-高能入射粒子与晶格上的原子发生交互作用 高能入射粒子与晶格上的原子发生交互作用 Step 2-入射粒子将动能传递给被撞原子 入射粒子将动能传递给被撞原子 Step 3-使被撞原子离开晶格阵点，成为初级离位原子 使被撞原子离开晶格阵点， 使被撞原子离开晶格阵点 成为初级离位原子(PKA“Primary Knock-on Atom”) Step 4-PKA继续撞击其它原子 继续撞击其它原子 Step 5-形成原子离位峰 级联碰撞 形成原子离位峰(级联碰撞 形成原子离位峰 级联碰撞-displacement cascade) Step 6-级联碰撞停止，留下空位 级联碰撞停止， 和间隙原子(interstitial) 级联碰撞停止 留下空位(vacancy)和间隙原子 和间隙原子 以及空位和间隙原子的团簇(cluster) ，以及空位和间隙原子的团簇
钢受快中子（＞ 钢受快中子（＞1MeV）轰击后， （＞ ）轰击后， 被撞原子离位， 被撞原子离位，其原晶格阵点位置 变成一个空位， 变成一个空位，而它本身经过串级 碰撞后， 碰撞后，滞留在晶格之间成为一个 间隙原子，于是就形成了Frenkel 间隙原子，于是就形成了 缺陷对。 缺陷对。 因快中子能量很大， 因快中子能量很大，而金属原子的 离位阈值一般在18～ 之间， 离位阈值一般在 ～30eV之间， 之间 因此， 因此，一个快中子可连续地击出许 多离位原子， 多离位原子，直至中子逸出或能量 耗尽为止。 耗尽为止。 初级离位原子(PKA)吸收了大量能 吸收了大量能 初级离位原子 它也能导致二级、 量，它也能导致二级、三级以至更 多级的串级碰撞效应。 多级的串级碰撞效应。
(110) plane [111]
Ed <111> Ed <110> Ed <100>
离位能 (eV)
[100]
0? [100] 30? [111] 60? 90? [110]
PKA
• Ed
[110]
Polar angle from the [100] directions in the (110) plane
晶格内形成缺陷
空位、 空位、间隙原子 位错环
沉淀硬化
沉淀析出第二相粒子 成分偏析
嬗变
生成的气体形成孔洞或气泡， 生成的气体形成孔洞或气泡，或在晶界聚集 合金成分改变
辐照与固体物质之间的交互作用
辐照入射粒子包括下列三种: 辐照入射粒子包括下列三种
中性粒子: 中子, 射线(光子 光子) 中性粒子 中子 gamma 射线 光子 带电粒子: 粒子 粒子(He核)、质子、电子 带电粒子 α粒子 核 、质子、 高能原子、离子: 裂变产物、一次碰撞反冲原子、 高能原子、离子 裂变产物、一次碰撞反冲原子、加速的离子
2 a 4
4 12 0.74 8 0.225R 4 0.414R
3 a 4
2 8 0.68 12 0.291R 6 0.154R < 100> 0 . 6 3 3 R < 11 0 >
a 2
1来自百度文库 2
a2 c2 + 3 4
6 12 0.74 12 0.225R 6 0.414R
En = 中子初始能量 En’ = 碰撞后中子的能量 E = 被撞粒子的能量 (PKA 或 SKA) T = 传递给靶原子的能量
级联/串级碰撞 级联 串级碰撞
•PKA碰撞二次撞击原子 secondary knock-on (SKA) • SKA再撞击其它原子，形成三级碰撞 TKA，甚至更多级碰撞 • 每次碰撞，其能量都被在入射粒子(反冲 原子)和靶原子之间均分 •这样的碰撞一直持续到被撞原子获得的能 量低于离位阈能 Ed
固体物质(靶 固体物质 靶):
相对于入射粒子的能量，固体物质(靶)可看作是相对静止的原 相对于入射粒子的能量，固体物质 靶 可看作是相对静止的原 子， 靶原子核具有质量，电子具有～ 的能量 靶原子核具有质量，电子具有～keV的能量 的能量
入射粒子与固体之间的交互作用取决于
入射粒子的带电荷数 入射粒子的速率 入射粒子与原子的原子核和核外电子之间的作用是相对独立的 交互作用用散射截面来衡量
镍基合金的微观结构－ 镍基合金的微观结构－碳化物析出
A类，碳化物在晶界析出
B类，重结晶后，碳化物 在原始晶界网状析出
B类，重结晶后，碳化物在 晶内和原始晶界网状析出
金属、 金属、陶瓷材料绝大部分具有晶体结构
材料的晶体性质
晶体
构成晶体的原子、 构成晶体的原子、分子或原子集团 在空间是按一定的几何规律规则排 列的，因而晶体具有一定的熔点， 列的，因而晶体具有一定的熔点， 且具有各向异性的特点。 且具有各向异性的特点。绝大多数 的工程材料，如金属及其合金、 的工程材料，如金属及其合金、陶 瓷等，天然的岩石、矿物都是晶体。 瓷等，天然的岩石、矿物都是晶体。 非晶体中的质点是无规排列的， 非晶体中的质点是无规排列的，如 多数的玻璃和聚合物。 多数的玻璃和聚合物。
3
孪晶结构
2. 奥氏体不锈钢的孪晶结构
1. 70%Cu-30%Zn合金孪晶结构
3. 奥氏体不锈 钢的孪晶结构
位错结构
200 nm
1. TEM下观察到316L不 锈钢(00Cr17Ni14Mo2)的 位错线与位错缠结 2. 马氏体钢固溶处理 后急冷残余奥氏体中 3. Fe-40at%Al(B2)单晶体室温 的位错 变形后的位错结构。 塑性应变ε = 13 %, 位错密度 ρ = 2.4×1010 cm-2. 镍中的位错
...
Nf
=
最终造成离位原子数量 为:
...
.. .
ν=
ν=
Kinchin-Pease 模型
Average energy per knockon
E
E 2 2
E 4 4
E 2N 2N
Number of 慳dditio nal? 1 displaced atoms
...
2Ed ν
高速粒子撞击产生离位峰
板条马氏体
贝氏体组织
钢经过淬火+高温回火处理后， 可以得到贝氏体组织，分上贝 氏体和下贝氏体，上贝氏体组 织粗大，脆性大；下贝氏体组 织精细，亚结构为位错型，因 此强度高、塑性和韧性好。
Fe-0.43C-2Si-3Mn钢部分转变形成的上贝氏体组织 钢部分转变形成的上贝氏体组织 (a) 光学显微照片 (b,c) 明场和暗场像 (d) 羽毛状组织 (a)光学显微照片 光学显微照片 (b) TEM照片 照片 普通碳钢的下贝氏体组织
Representative dislocation features observed in (a) n = 3 and (b) n = 7 deformation regimes (SB – subboundaries) .
I. Charit and K. L. Murty. Creep behavior of niobium-modified zirconium alloys. Journal of Nuclear Materials 374 (3):354-363, 2008.
未经辐照的组织
光学显微组织: 多相组织
纳米复合铁素体合金
TEM
10 µm
纳米晶粒与重 结晶晶粒
100 nm
晶界
沉淀相 原子探针 Y-Ti-O 团簇
100 nm 1 nm
三叉晶界
亚晶结构
1
2
1.变形后的石英晶体中的亚晶结构 2.挤出后经450oC退火后纯铝中的亚晶结构 3.挤出后纯铝中被拉长的晶粒和亚晶结构
八面体间隙
实际金属晶体中的缺陷
点缺陷
线缺陷
面缺陷
金属材料的强化(硬化 机理 金属材料的强化 硬化)机理 硬化
位错塞积
σ s = σ i + kY d
固溶强化 细晶强化
−1
2
形变强化： ＝ 形变强化：S＝Kεn
沉淀强化/第二相强化 沉淀强化 第二相强化 相变强化
粒子辐照引起晶格缺陷－ 粒子辐照引起晶格缺陷－导致材料硬化和脆化
锆合金的微观组织
(a) Recrystallized grain structure of a Zr–1Sn–1Nb–0.2Fe alloy showing a-Zr grains with b-Zr phases as boundary phases. (b) Dislocation structures in the same alloy.