加拿大核實驗室領導的研究小組正在探索一種高熵合金(HEA)的潛力，該合金在高溫級聯(lián)輻照環(huán)境下展現(xiàn)出比不銹鋼更優(yōu)的耐受性。相關研究成果發(fā)表于《核材料雜志》，指出由鉻、鐵、錳和鎳(CrFeMnNi)制成的高熵合金有望提升核反應堆及航天器的安全性和功能性。

研究由加拿大國家實驗室(CNL)材料工程師王強帶領的團隊開展。研究人員使用2 MeV高能質(zhì)子對CrFeMnNi合金進行輻照，輻照條件涵蓋400°C時2.8 dpa、600°C時2.8 dpa及400°C時16.8 dpa三種場景。隨后，團隊利用掃描透射電子顯微鏡結合能量色散X射線譜和電子能量損失譜，對輻照引起的微觀結構變化進行表征，微觀結構分析借助了薩斯喀徹溫大學加拿大光源的同步加速器X射線。

研究結果顯示，HEA在極端條件下的表現(xiàn)呈現(xiàn)多方面特征。當輻照合金暴露于較低溫度時，其微觀結構中更易出現(xiàn)被稱為弗蘭克環(huán)的小板狀缺陷，而在較高溫度下，弗蘭克環(huán)的面積增大。此外，合金的金屬成分在輻照過程中出現(xiàn)分離現(xiàn)象，尤其在高溫環(huán)境下更為明顯，部分區(qū)域錳損失較多，而其他區(qū)域則富集鎳和鐵。

盡管輻照后的CrFeMnNi合金微觀結構中存在缺陷，但這些缺陷數(shù)量少于在類似條件下暴露的不銹鋼。因此，這種新合金作為核反應堆部件的性能可能優(yōu)于當前使用的不銹鋼。不過，研究人員強調(diào)，仍需進一步研究以全面評估其潛力。

王強教授對研究結果發(fā)表評論稱：“我們確實發(fā)現(xiàn)了CrFeMnNi合金的一些優(yōu)勢，也觀察到了一些意外現(xiàn)象。因此，顯然需要對這種材料進行更深入的研究，以充分了解其應用前景。”他指出，高熵合金在核工業(yè)中尚未獲得規(guī)范批準，其具體用途尚不明確，“我們正在測試這種材料，以驗證其是否符合相關要求。”