等軸ナノ結晶タングステンおよびウルトラフィンタングステン-TIC合金におけるヘリウム泡の損傷に対する放射線耐性のin-situヘリウム移植とTEM調査

超微結晶材料とナノ結晶材料の使用は、核融合成分の照射損傷を緩和するための提案された経路です。ここでは、85 nm（平均粒子サイズ）ナノ結晶粒子粒子のタングステンと、極端な低エネルギーヘリウムインプラント下でのウルトラフィンタングステン-TIC合金でのヘリウムバブル形成の放射耐性を調べます。）。数密度、サイズ、および穀物マトリックスへの総体積の寄与の観点からのヘリウムバブル損傷の進化は、He+移植フルエンスの関数として決定されています。出力は、同じ条件下で移植された重度の柔軟に変形した（SPD）タングステンに関する以前に公開された結果と比較されました。大きなヘリウム気泡が粒界に形成され、ヘリウムの泡の損傷進化プロファイルは、ナノ結晶タングステンの全体的な損傷が少ない異なる材料間で異なることが示されています。以前の作品と比較して、この研究の結果は、ナノ結晶タングステンが粗粒のタングステンよりも1桁以上高いファズ形成閾値を持つべきであることを示しています。

The use of ultrafine and nanocrystalline materials is a proposed pathway to mitigate irradiation damage in nuclear fusion components. Here, we examine the radiation tolerance of helium bubble formation in 85 nm (average grain size) nanocrystalline-equiaxed-grained tungsten and an ultrafine tungsten-TiC alloy under extreme low energy helium implantation at 1223 K via in-situ transmission electron microscope (TEM). Helium bubble damage evolution in terms of number density, size, and total volume contribution to grain matrices has been determined as a function of He+ implantation fluence. The outputs were compared to previously published results on severe plastically deformed (SPD) tungsten implanted under the same conditions. Large helium bubbles were formed on the grain boundaries and helium bubble damage evolution profiles are shown to differ among the different materials with less overall damage in the nanocrystalline tungsten. Compared to previous works, the results in this work indicate that the nanocrystalline tungsten should possess a fuzz formation threshold more than one order of magnitude higher than coarse-grained tungsten.