材料輻照損傷中的點缺陷團簇與一維遷移現(xiàn)象

萬發(fā)榮

北京科技大學材料科學與工程學院，北京 100083

1 材料的輻照損傷

材料輻照損傷是核反應堆材料、尤其是核聚變堆材料所面臨的重要問題.在氘氚核聚變堆中，所產(chǎn)生的14 MeV的中子是聚變能量的載體，然而這一能量卻不能夠像熱能那樣立刻得到利用，需要讓中子與聚變堆結(jié)構(gòu)材料進行相互作用，從而將中子的動能傳遞給聚變堆結(jié)構(gòu)材料.也就是說，聚變堆結(jié)構(gòu)材料必然要承受高劑量的中子輻照.

材料的輻照損傷有許多表現(xiàn)形式，人們比較熟悉的有輻照脆性和輻照腫脹.輻照脆性是輻照劑量較低的核電站壓力容器鋼所面臨的重要問題.而對于輻照劑量更高的快中子反應堆和核聚變堆的材料來說，除了輻照脆性外，更要面對輻照腫脹的問題.

在核能開發(fā)的初期，人們就開始關(guān)注材料輻照損傷問題，60余年來獲得了大量的信息和數(shù)據(jù).目前已有一些關(guān)于材料輻照損傷的書籍[1-4]，尤其是Was的著作具有較大影響，其新版著作[1]較之舊版增加了20%左右的內(nèi)容，比較全面地介紹了材料輻照損傷的知識.郭立平等[3]的著作的特點則主要是從位錯環(huán)的角度來介紹材料輻照損傷.然而，仍有許多新的研究結(jié)果未能包含在這些書籍之中.在輻照損傷理論、材料輻照實驗、以及抗輻照腫脹材料開發(fā)等方面，也還存在許多重大問題有待解決.其中，自間隙原子團簇的一維遷移現(xiàn)象近來比較受人關(guān)注，正在成為材料輻照損傷基礎研究領域中新的熱點.

2 點缺陷與點缺陷團簇

高能粒子的輻照在材料中會產(chǎn)生弗倫克爾點缺陷對（Frenkel pair），即間隙原子（Interstitial atom）和空位（Vacancy）.這些間隙原子與材料基體原子相同，又可稱為自間隙原子（Self interstitial atom,SIA），以區(qū)別由那些尺寸更小的雜質(zhì)原子形成的間隙原子.高能粒子輻照產(chǎn)生的點缺陷是產(chǎn)生材料輻照損傷的根源.對于形成點缺陷的級聯(lián)碰撞過程，以分子動力學為主的計算機模擬研究做出了很大貢獻[5].但是，除了點缺陷的形成過程之外，人們更需要知道，這些點缺陷形成之后是如何演化的.

2.1 偏壓對點缺陷演化的影響

在輻照過程中，自間隙原子與空位是成對產(chǎn)生的，二者的總數(shù)量相等.自間隙原子與空位相互結(jié)合后，晶體則會恢復到生成點缺陷之前的狀態(tài).假如自間隙原子與空位的性能基本相同，它們之間就會很容易復合以至湮滅，這些點缺陷就難以進一步演化成缺陷團簇，材料輻照損傷也就不會成為嚴重的問題.從這個思路來說，盡量提高弗倫克爾點缺陷對的復合比例，是提高材料抗輻照性能的關(guān)鍵.

不巧的是，自間隙原子與空位的特性有很大不同.例如，自間隙原子的形成能遠大于空位的形成能，而自間隙原子的遷移能又遠小于空位的遷移能.在輻照缺陷的形成與演化過程中，有不少因素使得這兩種點缺陷呈現(xiàn)很不相同的行為.這種差異一般稱為偏壓（Bias）.關(guān)于點缺陷的偏壓有兩種，產(chǎn)生偏壓（Production bias）和陷阱偏壓（Sink bias）.在輻照級聯(lián)過程所產(chǎn)生的自間隙原子與空位的分布區(qū)域中，有一個很明顯的特征.在這個區(qū)域中心附近的點缺陷主要是大量的空位，而自間隙原子則分布在空位區(qū)域的周圍.這樣形成的空位和自間隙原子的濃度差異，稱為產(chǎn)生偏壓.產(chǎn)生偏壓的存在，對于輻照腫脹時的空洞形核具有重要意義.材料中能夠大量吸收點缺陷的地方稱為“缺陷陷阱”（Sink，有的文獻稱為“缺陷位閭”）.一般來說，缺陷陷阱吸收自間隙原子的數(shù)量要多于空位的數(shù)量，表征這一差異的量是陷阱偏壓.陷阱偏壓越大，意味著該陷阱吸收的自間隙原子越多，從而導致殘留的空位濃度遠大于自間隙原子濃度.

2.2 點缺陷團簇的類型

由于點缺陷周圍存在著的應變場，如果點缺陷聚集在一起形成團簇，與單個的點缺陷相比，將能降低應變能.空位團簇與自間隙原子團簇的行為也有著很大差異.

空位團簇的形式比較復雜，一般有空洞、層錯四面體、位錯環(huán)等幾種.除了輻照方法之外，通過淬火方法形成的肖特基缺陷就是點缺陷空位，這些肖特基缺陷也可以形成空位團簇.

在較高溫度（0.3Tm～0.6Tm，Tm為熔點）下，空位點缺陷聚集在一起，可以形成尺寸更大的三維的空洞（Void）.伴隨空洞的出現(xiàn)，宏觀上就會出現(xiàn)材料密度降低，體積膨脹，即所謂輻照腫脹（Irradiation swelling）.有關(guān)材料輻照空洞及其引起的輻照腫脹的研究數(shù)量非常浩大，工作也十分深入.一般認為，高濃度空位是空洞形核與長大的主要的熱力學驅(qū)動力，而影響這一空位濃度的主要是來自位錯等陷阱對自間隙原子的吸收（偏壓）.在偏壓驅(qū)動體系中，對于空位聚集及其輻照腫脹來說，位錯起著主要的作用.另外一個有趣的現(xiàn)象是，有時輻照空洞的分布狀態(tài)會出現(xiàn)三維超點陣形式[6].有關(guān)空洞超點陣的形成機制也是材料輻照損傷的熱點之一.空洞點陣的對稱性和晶體學方向與基體晶體點陣相一致，空洞點陣大多在級聯(lián)損傷條件（中子或離子輻照）下出現(xiàn)，在純弗倫克爾點缺陷對（電子輻照）的情況下很少出現(xiàn).這一現(xiàn)象說明，它與級聯(lián)過程中出現(xiàn)的自間隙原子團簇的一維遷移有很大關(guān)聯(lián).

由于中子輻照實驗的困難，在輻照實驗中經(jīng)常通過加速器的離子輻照實驗來分析材料輻照腫脹行為.傳統(tǒng)的離子輻照實驗方法簡單方便，容易控制，且能夠?qū)崿F(xiàn)很高的劑量率，但需要對輻照實驗進行仔細規(guī)劃，對輻照結(jié)果進行小心處理，才有可能與低劑量率的中子輻照實驗進行定量對比[7].尤其是驗證新材料的抗輻照腫脹性時，更應該在完全相同的離子輻照條件下對已知具有大腫脹量的材料（例如316奧氏體不銹鋼等）進行對比，才有數(shù)據(jù)的可靠性.

在常溫或低溫輻照時，層錯四面體（Stacking fault tetrahedra）是面心立方晶體中常見的一種空位團簇，而體心立方晶體則不會出現(xiàn)層錯四面體.如果三個空位組成一個平面三角形，以此三角形作為四面體的底面，位于四面體頂點位置的原子則往下移動一點位置，就形成了一個最原始的三空位四面體的晶體缺陷.淬火、塑性變形以及各種輻照都能夠產(chǎn)生層錯四面體.層錯四面體的四個面占據(jù)面心立方結(jié)構(gòu)中的四個{111}面，因此一般情況下層錯四面體一旦形成，便非常穩(wěn)定.受到層錯能的限制，層錯四面體的尺寸有一個上限，不能無限制長大.一般情況下，層錯四面體的邊長不超過50 nm.通常組成層錯四面體的都是空位型層錯環(huán).雖然理論上并未排除由間隙型層錯環(huán)組成層錯四面體的可能性，但實驗上還未觀察到這種層錯四面體.雖然時有研究說觀察到了間隙型層錯四面體，但進一步的實驗仍然給予了否定.可以說到現(xiàn)在為止，所觀察到的層錯四面體都是空位型[8].關(guān)于層錯四面體的形成機制至少有法蘭克（Frank）空位型位錯的滑移、空位團簇長大以及空洞坍塌（Void collapse）3種說法，一直存在爭議[9-10].

2.3 空位型位錯環(huán)

空位型位錯環(huán)常見形成于碰撞級聯(lián)過程的空位團簇坍塌過程，但此時的空位型位錯環(huán)的尺寸一般很小，只有幾個納米[11].當數(shù)量更多的空位聚集時，更趨向于形成表面能較小的三維尺寸的空洞，而不是表面能較大的二維尺寸的空位型位錯環(huán).然而作者的課題組研究發(fā)現(xiàn)，在氫離子輻照鐵的實驗中，那些捕獲有氫原子的空位通過高溫擴散，能夠沿著一定的二維平面，聚集成尺寸很大的空位型位錯環(huán)[12].此時位錯環(huán)的尺寸可達100 nm以上.通過透射電鏡的內(nèi)襯-外襯法（Inside-outside法），確認了這些空位型位錯環(huán)的性質(zhì)和柏氏矢量[12].該空位型位錯環(huán)具有兩種柏氏矢量，b=＜100＞和b=1/2＜111＞，前者的數(shù)密度比后者高一個數(shù)量級.在高壓電鏡的原位輻照觀察實驗中，可以看到由于吸收電子束輻照產(chǎn)生的自間隙原子，這些空位型位錯環(huán)會不斷縮小以至消失，如圖1所示[13].這與一般間隙型位錯環(huán)在電子束輻照下不斷長大的現(xiàn)象，形成了鮮明對比.要指出的是，這里的高壓電鏡輻照實驗的作用是驗證是否為空位型位錯環(huán).除了氫原子外，捕獲了氘原子的空位也能形成這種空位型位錯環(huán)[14-15].不過由氘原子與空位的復合體形成的空位型位錯環(huán)，在電子束輻照下出現(xiàn)的縮小速度比氫的情況要小一個數(shù)量級[16-17].這一現(xiàn)象表明，氘與空位的復合體形成的位錯環(huán)的陷阱偏壓要小于氫與空位的復合體形成的位錯環(huán)的陷阱偏壓.根據(jù)這一氫同位素效應，可以推測氚原子與空位的復合體形成的空位型位錯環(huán)，將具有更小的偏壓.這對于研究在核聚變堆環(huán)境下服役的鐵素體鋼來說，當然是一個好消息.對于純鐵來說，這種空位型位錯環(huán)的形成溫度為500 ℃.然而，加入合金元素Ni會降低空位型位錯環(huán)的形成溫度，而Cr則會提高空位型位錯環(huán)的形成溫度.根據(jù)合金元素對于空位型位錯環(huán)形成溫度的影響不同，可以提出一種新的對于鋼中合金元素影響進行分類的方法[13,18].氫原子在形成這種空位型位錯環(huán)時所起的作用，是一個令人感興趣的問題.另外，除了上述氫離子注入鐵的情況，還不清楚在其它情況下是否也會形成這種尺寸為100 nm的空位型位錯環(huán).

圖1 電子束輻照時的位錯環(huán)變化Fig.1 Change of dislocation loops under electron irradiation

2.4 間隙型位錯環(huán)

與空位相比，自間隙原子更容易擴散遷移，也更容易聚集形成團簇.與多種形式的空位團簇不同，自間隙原子形成的團簇形式比較單一，只有間隙型位錯環(huán).只有通過輻照的方法才可以形成間隙型位錯環(huán).對于致密度高的金屬材料來說，除了輻照實驗外，還沒有什么其它方法能夠在材料中大量形成點缺陷自間隙原子.也就是說，要通過實驗來研究自間隙原子的性質(zhì)，輻照實驗是唯一的方法.如果利用一般的熱時效方法來模擬研究諸如核電站壓力容器鋼的輻照脆性問題，則需要格外注意那些由于自間隙原子引起的特殊現(xiàn)象.

輻照產(chǎn)生的間隙型位錯環(huán)是輻照損傷過程中的陷阱偏壓的主要來源.不同柏氏矢量的間隙型位錯環(huán)所具有的陷阱偏壓也不同.例如，在體心立方結(jié)構(gòu)材料中的間隙型位錯環(huán)，主要有兩種柏氏矢量，b=1/2＜111＞和b=＜100＞.影響這樣兩種位錯環(huán)的數(shù)量比例的因素有很多，例如合金成分、輻照溫度、輻照方式（中子、電子、不同離子）等.

Konobeev等對Fe-Cr二元合金在400 °C進行高劑量中子輻照（離位原子概率即dpa等于25.8）[19]，發(fā)現(xiàn)所有位錯環(huán)均為b=＜100＞類型.Lavrentiev等[20]通過第一性原理計算方法，研究了Fe-Cr合金中空位及空位與Cr原子的相互作用.研究結(jié)果顯示，Cr原子可以和空位結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，Cr原子在該結(jié)構(gòu)中占據(jù)能量最低的位置.在其中的一種Cr與空位組成的結(jié)構(gòu)中包含兩個Cr原子和兩個空位，此時兩個Cr原子沿＜100＞方向排列能量最低.他們的計算結(jié)果在一定程度上與本實驗的實驗結(jié)果相一致.另一方面，F(xiàn)e-Cr合金在450 °C以上溫度電子輻照產(chǎn)生的位錯環(huán)類型主要是b=＜100＞型.但是也有不同的研究結(jié)果.有研究[21]通過鐵離子輻照實驗研究了高純鐵和Fe-9Cr樣品中的兩種位錯環(huán)的數(shù)量比例，發(fā)現(xiàn)純鐵中b=＜100＞的位錯環(huán)更多，并認為這是b=1/2＜111＞的位錯環(huán)更容易滑移的結(jié)果.而在鐵鉻中，鉻的存在阻礙了b=1/2＜111＞的位錯環(huán)的滑移，使得所觀察到的b=＜100＞的位錯環(huán)的數(shù)量比例降低.作為核聚變堆材料的候選材料，釩合金受到關(guān)注[22].對于同樣為體心立方結(jié)構(gòu)的釩，分析了氫離子輻照后形成的位錯環(huán)，發(fā)現(xiàn)在所分析的76個位錯環(huán)中，b=1/2＜111＞的位錯環(huán)有70個，柏氏矢量b=＜110＞的位錯環(huán)只有6個[23].

間隙型位錯環(huán)的形成，與自間隙原子的結(jié)構(gòu)、如啞鈴型（Dumb-bell）、擠列型（Crowdion）、以及它們的取向有關(guān).通過研究不同類型的間隙型位錯環(huán)的比例與材料輻照腫脹量的關(guān)系，是提高材料的抗輻照腫脹性能的思路之一.

晶體缺陷理論一直是金屬物理中的傳統(tǒng)內(nèi)容，而對于非輻照環(huán)境的傳統(tǒng)材料中來說，傳統(tǒng)位錯理論已經(jīng)發(fā)展到非常成熟的階段.但是，輻照環(huán)境下的位錯，尤其是由自間隙原子團簇構(gòu)成的位錯環(huán)，具有許多特殊問題，需要認真分析.

3 自間隙原子團簇的一維遷移

最近，自間隙原子團簇的一維遷移（One dimension motion）是一個比較熱門的話題[24].作為單個點缺陷，自間隙原子與空位的遷移能之間存在巨大差異，這種差異也是引起材料輻照損傷的主要原因.關(guān)于點缺陷團簇的情況，一般來說空位團簇的遷移性能遠低于單個的空位.但是，自間隙原子聚集在一起形成團簇后，會出現(xiàn)一維遷移現(xiàn)象，它所具有的自間隙原子輸送能力遠超過單個點缺陷的三維擴散所能夠?qū)崿F(xiàn)的自間隙原子輸送能力，因此有可能持續(xù)地將自間隙原子移送到晶界或材料表面，從而加劇了基體內(nèi)兩種點缺陷濃度之間的不平衡，對材料輻照損傷的影響不容忽視.

上述提到的兩種偏壓、即“陷阱偏壓”與“產(chǎn)生偏壓”的區(qū)別在于，前者是通過三維運動吸收單個的自間隙原子，后者則通過一維遷移方式吸收自間隙原子團簇.在中子輻照時，兩種偏壓都會發(fā)揮作用，但二者作用各占的比例大小則與材料基體狀態(tài)有關(guān).按照從純金屬、簡單合金、實用鋼種的順序，自間隙原子團簇的一維遷移的平均距離會逐漸減小，因此“產(chǎn)生偏壓”的重要性也隨之降低.

圖2表示的是在輻照級聯(lián)過程中出現(xiàn)的自間隙原子團簇的一維遷移現(xiàn)象[25].當自間隙原子團簇通過一維移動離開級聯(lián)損傷區(qū)域后，自間隙原子濃度與空位濃度之間的差距進一步增大，其結(jié)果是增大了所謂的“產(chǎn)生偏壓”.此時，空位的擴散方式是單個空位逐個晶格的隨機運動.而自間隙原子成為團簇，以直線的一維遷移方式從級聯(lián)區(qū)域迅速擴散出去.這樣，空位更加容易殘留在級聯(lián)區(qū)域，從而使得空洞更容易形核和長大.以前一般認為，刃型位錯具有的位錯偏壓效應才是空洞形成的主要原因.然后實際上在那些沒有觀察到刃型位錯的地方，也可能有空洞形成，此時的空洞形成原因就是自間隙原子團簇的一維遷移.

雖然自間隙原子團簇會形成一個位錯環(huán)，但一維遷移現(xiàn)象中所包含的原子協(xié)同擴散機制在傳統(tǒng)的位錯理論中并沒有涉及.因為一個位錯環(huán)中相向部分的位錯線段的性質(zhì)總是相反的，因此不可能在剪應力作用下，整個位錯環(huán)朝著同一個方向滑移.由于位錯環(huán)各處的柏氏矢量相同，如果對于位錯環(huán)的左右兩端施加剪應力，位錯環(huán)會隨著應力方向變形，而位錯環(huán)的重心則不能移動.然而在一維遷移過程中，由于熱激活的原因，構(gòu)成位錯環(huán)的自間隙原子（擠列）沿著柏氏矢量方向移動.這種一維遷移的方向，在面心立方金屬中為＜110＞方向，而在體心立方金屬中則為＜111＞方向.另外，在傳統(tǒng)的位錯理論中，認為位錯的移動需要克服皮爾斯－納巴羅（Peierls-Nabarro）阻力.這一看法也阻礙了對于自間隙原子團簇的一維遷移現(xiàn)象的理解.有研究發(fā)現(xiàn)，即使沒有用以驅(qū)動位錯環(huán)的應力，α鐵中的b=1/2＜111＞的納米尺度的位錯環(huán)也會出現(xiàn)一維遷移[26].團簇尺寸與一維遷移之間存在密切的關(guān)系，只有那些尺寸很小的自間隙位錯環(huán)才能夠發(fā)生一維遷移，其遷移性與團簇中的自間隙原子數(shù)量的平方根成反比[27].單質(zhì)金屬如α鐵中，尺寸較大（大于5.9 nm）的自間隙位錯環(huán)在熱激發(fā)下也能發(fā)生一維遷移[26].

一般來說，很難在實驗中觀察到圖2所示的級聯(lián)過程中的一維遷移現(xiàn)象.現(xiàn)在的一維遷移研究大多采用分子動力學等計算機模擬方法[27-28].Kuramato（藏元英一）[29]利用靜態(tài)弛豫法計算了自間隙原子位錯環(huán)的遷移能，發(fā)現(xiàn)當位錯環(huán)很小時，其遷移能小于單個的自間隙原子的遷移能，表明這種位錯環(huán)的移動確實屬于熱激活過程的原子團簇運動.

對于自間隙位錯團簇的一維遷移與空洞長大之間的相關(guān)性，實驗上的直接證明不多.以前發(fā)現(xiàn)附近沒有位錯的晶界旁邊也會出現(xiàn)空洞長大，因為無法利用位錯偏壓的機制來說明，從而需要利用一維遷移機制來解釋.還有，對于目前比較熱門的高熵合金，Lu等[30-31]認為，自間隙型位錯環(huán)的一維遷移性能的降低，即自間隙原子團簇從長程一維遷移變?yōu)槎坛倘S遷移，將會抑制輻照損傷.這是高熵合金抗輻照性能得以提高的原因.關(guān)于高熵合金中的自間隙原子團簇一維遷移現(xiàn)象，除了計算機模擬計算研究[30-31]，也在原位離子輻照實驗中獲得了初步結(jié)果[32].

超高壓透射電鏡在自間隙原子團簇的一維遷移觀察實驗中發(fā)揮了很大作用.此時利用電子束輻照產(chǎn)生自間隙原子團簇（位錯環(huán)），然后利用錄像原位觀察這些位錯環(huán)的變化.對于鐵等一般材料來說，使用的是加速電壓為1000 keV的高壓電鏡.而對于鎢，由于其離位能高（Ed＞40 eV），需要使用加速電壓為2000 keV的高壓電鏡[33].在鐵試樣電子輻照實驗中，觀察到自間隙原子團簇會出現(xiàn)瞬發(fā)的不規(guī)則的一維遷移（沿一個方向的移動或往復運動）.產(chǎn)生這種一維遷移現(xiàn)象的原因是，在自間隙原子團簇處被捕獲的雜質(zhì)原子（柯垂爾氣團，Cottrell atmosphere）受到高能電子輻照后，從這些團簇脫離出去，從而使得原本靜止的自間隙原子團簇能夠遷移.通過不同純度的鐵試樣，發(fā)現(xiàn)這種一維遷移受到雜質(zhì)原子的影響[34-35].就鐵中合金元素的影響來說，硅和銅都會減少這種一維遷移的頻率和行程[35].純釩和V-5Ti合金的實驗發(fā)現(xiàn)，關(guān)于自間隙原子位錯環(huán)一維遷移的影響程度，V-5Ti合金要小于純釩[36].隨著溫度的降低，一維遷移的移動距離顯著變短.在250～300 K范圍內(nèi)釘扎位錯環(huán)的是雜質(zhì)原子，而在110～200 K范圍內(nèi)釘扎位錯環(huán)的則是高濃度空位[37].

對于國內(nèi)缺乏超高壓透射電鏡實驗條件的人來說，普通的加速電壓為200 keV的低壓透射電鏡也有可能作為電子束輻照源.例如，純鋁的擊出閾值Ed為16 eV，而能量為200 keV的電子在鋁中能夠產(chǎn)生的最大損傷能量為19.5 eV[38].實際上利用低壓透射電鏡在鋁中觀察到了輻照產(chǎn)生的位錯環(huán)[39].從這點來說，有可能利用一般的低壓透射電鏡和純鋁樣品，開展自間隙原子團簇的一維遷移實驗的觀察實驗.

另一種觀察一維遷移現(xiàn)象的實驗方法是利用離子加速器與低壓透射電鏡的聯(lián)機裝置進行原位離子輻照.離子加速器的離子輻照用于產(chǎn)生位錯環(huán)，并促進位錯環(huán)脫離釘扎位置進行一維遷移.低壓透射電鏡則可以對位錯環(huán)進行原位觀察，記錄所發(fā)生的一維遷移現(xiàn)象[32].隨著國內(nèi)同類裝置的投入運行[40]，將有可能推進國內(nèi)的此項研究.

以前一般認為，只有自間隙原子團簇才會出現(xiàn)一維遷移現(xiàn)象.但是，現(xiàn)在也有關(guān)于空位型位錯環(huán)的一維遷移現(xiàn)象的論文[41].該研究發(fā)現(xiàn)，一個空位團簇在兩個空位型層錯四面體之間來回進行一維遷移，最后本身也形成為一個層錯四面體.根據(jù)該論文的估算，金中的單個空位的遷移能為0.85 eV，空位型位錯環(huán)一維遷移的有效遷移能為0.22～0.23 eV，可見空位型位錯環(huán)一維遷移的有效遷移能遠低于單個空位的遷移能，表明該空位型位錯環(huán)的一維遷移確實與單個空位的運動無關(guān).產(chǎn)生一維遷移的自間隙原子團簇是由擠列構(gòu)成的，雖然空位型位錯環(huán)不會有擠列，仍可以認為它們會出現(xiàn)與擠列類似的（稀疏排列的“疏列”，Voidion）原子結(jié)構(gòu).

關(guān)于點缺陷團簇的一維遷移，還存在太多的未知問題，有待今后的實驗進一步探明.

4 小結(jié)

材料輻照損傷的直接原因是高能粒子產(chǎn)生的點缺陷.但是，點缺陷聚集在一起形成的點缺陷團簇，更是影響材料輻照損傷性能的重要因素.空位團簇種類較多，自間隙原子團簇則只有位錯環(huán)一種.納米尺度的空位型位錯環(huán)多形成于空位團簇的坍塌過程，如果滿足一定條件（例如氫原子的介入），也能夠通過空位沿二維平面聚集來形成尺寸大得多的空位型位錯環(huán).另一方面，自間隙原子團簇（位錯環(huán)）的一維遷移行為，從深化材料物理基礎理論和開發(fā)抗輻照損傷材料兩方面來說，都是極具前沿性的課題，今后將會得到更廣泛的關(guān)注.

致謝

此論文修改時，武漢大學郭立平、西安交通大學盧晨陽提出了寶貴意見.