位错环是辐照引入的一种最常见的缺陷。本书系统介绍了位错环形核和长大的过程、规律和机理，讨论了位错环的各种影响因素，阐述了位错环与其他辐照效应的关系，介绍了各种常见核合金的位错环研究进展。在理论方面，着重介绍了位错环形核和生长的速率理论及其应用。在实验技术方面，详细介绍了位错环的透射电镜观测技术以及对位错环的机理研究有重要意义的透射电镜原位观测装置、技术和应用。本书可供从事核材料辐照损伤和辐照效应研究
的科研人员参考，也可供高校相关专业的教师和研究生参考。
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序0
前言0
第1章 位错环的形成、运动和长大11.1 点缺陷的形成能11.1.1 间隙原子2
1.1.2 空位4
1.2 辐照产生的点缺陷和缺陷团簇51.2.1 辐照缺陷演化的4个阶段5
1.2.2 辐照产生的点缺陷和缺陷团7
1.2.3 计算dpa的NRT模型9
1.2.4 存活缺陷和离位效率10
1.2.5 可迁移缺陷11
1.2.6 损伤函数的影响因素12
1.2.7 碰撞级联产生的缺陷团的比例、类型、稳定性和移动性13
1.2.8 有效缺陷产额和产额偏压17
1.3 点缺陷的迁移181.3.1 点缺陷的迁移机制18
1.3.2 点缺陷的扩散系数21
1.3.3 点缺陷的迁移能22
1.3.4 合金化和杂质原子对点缺陷迁移能的影响23
1.3.5 点缺陷平衡方程24
1.4 位错环的形成和分类251.4.1 位错的基本属性和表征参数25
1.4.2 位错反应条件27
1.4.3 位错环形成的位错反应机制27
1.4.4 位错环形成的间隙团簇机制30
1.4.5 位错环形成的挤列子机制31
1.4.6 位错环形成的固定结合体机制32
1.5 位错环的运动331.5.1 位错的运动方式33
1.5.2 位错滑移的启动34
1.5.3 辐照作用下位错环的运动36
1.5.4 高温下位错环的运动37
1.6 位错环的长大381.6.1 扩展缺陷的能量38
1.6.2 位错环形核的Russell模型41
1.6.3 团簇理论43
1.6.4 产额偏压驱动的团簇形核45
1.6.5 位错环生长48
参考文献50
第2章 位错环形成和演变过程的速率理论模拟542.1 缺陷反应速率系数和缺陷阱强度542.1.1 缺陷之间的反应过程54
2.1.2 反应速率控制过程55
2.1.3 扩散速率控制过程58
2.1.4 混合速率控制过程62
2.2 速率理论模型的发展642.2.1 三维迁移模型64
2.2.2 产生基模型65
2.3 缺陷反应的一般速率理论和速率方程组的数值解法652.3.1 间隙原子团簇的形核和长大66
2.3.2 尺寸分布函数67
2.3.3 位错环和空洞的长大方程68
2.3.4 速率理论的数值算法69
2.3.5 速率方程中参数值的选取72
2.3.6 不同的相截断方法72
2.4 中子辐照位错环的速率理论732.4.1 基本方程73
2.4.2 改进的模型75
2.4.3 中子辐照位错环的速率理论应用实例76
2.5 电子辐照位错环的速率理论842.5.1 基本方程84
2.5.2 速率方程中的主要参数85
2.5.3 合金中迁移能参数的选取85
2.6 离子辐照位错环的速率理论86
2.7 He离子辐照下位错环演变的速率理论882.7.1 基本方程88
2.7.2 速率系数90
参考文献91
第3章 位错环的透射电镜观测技术953.1 透射电子显微镜基础知识953.1.1 电子与物质的相互作用95
3.1.2 透射电子显微电镜的构成和基本操作99
3.2 位错环的透射电子显微镜观测方法1063.2.1 相位衬度107
3.2.2 振幅衬度107
3.3 位错环伯格斯矢量的测定方法1123.3.1 不可见判据原理112
3.3.2 位错环伯格斯矢量的测定114
3.4 空位型和间隙型位错环的测定方法116
3.5 位错环尺寸和密度分布的测定1193.5.1 位错环尺寸的测定119
3.5.2 位错环数密度分布统计121
3.6 观察区厚度的测定和估计方法1223.6.1 等厚条纹方法122
3.6.2 电子能量损失谱分析法124
3.6.3 会聚电子束衍射法125
3.6.4 立体模型法126
3.7 位错环观测对透射电镜样品的要求128
参考文献129
第4章 位错环的影响因素1304.1 辐照温度对位错环的影响130
4.2 辐照剂量对位错环的影响132
4.3 辐照剂量率对位错环的影响133
4.4 合金化元素和杂质元素对位错环的影响1354.4.1 Fe中C对位错环演化的影响135
4.4.2 压力容器钢及模型钢中Mn对位错环形成的影响137
4.4.3 Fe-Cu模型合金中Cu对位错环的影响139
4.4.4 Fe-Cr合金中Cr对位错环演化的影响139
4.4.5 马氏体钢中Ti对位错环的影响140
4.4.6 马氏体钢中W对位错环的影响141
4.4.7 W和V合金中掺杂元素对位错环的影响142
4.5 He对位错环的影响1424.5.1 He离子辐照低活化马氏体钢的速率理论模型描述145
4.5.2 速率理论模拟结果分析148
4.6 H对位错环的影响1504.6.1 预注入的H对Fe中位错环的影响151
4.6.2 预注入和后注入的H对马氏体钢中位错环的影响152
4.7 H、He与离位损伤的协同效应对位错环的影响1544.7.1 He、H与中子辐照的协同效应155
4.7.2 He与离子辐照的协同效应156
4.7.3 He、H与离子辐照的协同效应158
4.8 表面和界面对位错环的影响1594.8.1 表面对位错环的影响160
4.8.2 晶界对位错环的影响162
4.8.3 纳米晶粒的晶界对位错环的影响164
4.8.4 析出物与基体界面对位错环的影响164
4.9 位错对位错环的影响166
4.10 中子、离子和电子辐照引起的位错环差异167
参考文献168
第5章 位错环与其他辐照效应1745.1 位错环与辐照肿胀1745.1.1 位错环与空洞肿胀174
5.1.2 位错环与He泡肿胀180
5.2 位错环与辐照偏析和析出182
5.3 位错环与辐照硬化185
5.4 析出物和空洞引起的硬化187
5.5 位错环与辐照脆化189
5.6 位错环与辐照蠕变194
参考文献197
第6章 常见核合金材料中的辐照位错环2006.1 铁素体/马氏体钢中的位错环2006.1.1 纯Fe中的辐照位错环200
6.1.2 Fe基二元合金中的辐照位错环201
6.1.3 低活化钢中的辐照位错环202
6.1.4 辐照温度对低活化钢中位错环的影响204
6.1.5 辐照剂量对低活化钢中位错环的影响210
6.2 奥氏体不锈钢中的位错环2146.2.1 奥氏体不锈钢中位错环的形核214
6.2.2 HR3C奥氏体不锈钢在离子辐照下的位错环[61]216
6.3 镍基合金中的位错环2216.3.1 He对Ni基合金中位错环的影响222
6.3.2 辐照温度变化对Ni基合金中位错环的影响223
6.3.3 原有缺陷对Ni基合金中位错环的影响223
6.3.4 Ni基合金C-276在离子辐照下的位错环224
6.4 钨和钨合金中的位错环2336.4.1 W中的辐照位错环234
6.4.2 W合金中的辐照位错环237
6.5 锆合金中的位错环2376.5.1 Zr合金中的＜a＞型位错环238
6.5.2 Zr合金中的＜c＞型位错环238
6.6 钒和钒合金中的位错环2406.6.1 钒和钒合金中的点缺陷240
6.6.2 合金元素对钒合金中位错环的影响241
6.6.3 钒中位错环的性质的模拟研究242
6.6.4 恒温和变温离子辐照下钒和钒合金中的位错环242
参考文献244
第7章 位错环的原位透射电镜观测2537.1 辐照损伤的原位TEM观测概述253
7.2 原位透射电镜装置和实验技术2557.2.1 原位透射电镜装置发展概述255
7.2.2 原位透射电镜装置的分类258
7.2.3 原位透射电镜实验的分类258
7.2.4 原位透射电镜装置的技术难点259
7.2.5 武汉大学原位透射电镜装置简介260
7.3 电子辐照位错环的原位观测2647.3.1 位错环长大的原位观测和点缺陷迁移能的测定264
7.3.2 位错环收缩的原位观测和空位型位错环267
7.3.3 电子束与激光束双束原位辐照下的位错环演变267
7.3.4 电子束与离子束双束原位辐照下的位错环演变268
7.3.5 位错环运动的原位观测269
7.3.6 位错环伯格斯矢量变化的原位观测270
7.4 离子辐照位错环的原位观测2717.4.1 表面效应对位错环影响的原位观测271
7.4.2 多束辐照下位错环的原位观测272
参考文献273
后记277
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