先進核能系統的研發需要耐高溫、耐輻照、高安全性的新型核用結構資料。近期，中國科學院近代物理研究所核能工程材料室科研人員在核用複合陶瓷材料研發及輻照評估研究方面取得進展。
科研人員以高强度的氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA）為基體，通過添加具有高彈性模量的碳化物顆粒或晶須，成功製備了相變+顆粒+晶須協同增韌的強韌化複合陶瓷。
依託蘭州重離子加速器（HIRFL）、低能量强流高電荷態重離子研究裝置（LEAF）及320kV綜合實驗平臺等裝置提供的離子束流，研究人員開展了強韌化ZTA複合陶瓷的抗輻照效能評估研究，首次發現具有特定組織結構和成分的複合陶瓷可以有效抑制大尺寸氦泡的形成和生長，並證實了複合陶瓷具有更為優异的抗輻照非晶化能力。這些成果為高性能核用陶瓷材料的研發提供了重要的參攷數據和科學依據。
圖1:協同增韌的複合陶瓷斷裂韌性與文獻資料對比（柴建龍/圖）
圖2:氦離子輻照誘發的裂紋形成及生長過程（500 MeV He離子、室溫輻照、輻照劑量4E17 ions/cm2）（朱亞濱/圖）
相關成果發表在陶瓷領域頂級國際期刊Ceramics International等期刊上。研究工作得到了中科院戰略性先導科技專項（A類）、國家自然科學基金等項目以及蘭州重離子加速器國家實驗室的支持。
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https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.02.063
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