近期，中国科学院上海应用物理研究所合金辐照研究团队在镍基合金氦致损伤抑制研究方面取得重要突破。研究团队成功制备出一种新型Y₂O₃氧化物弥散强化GH3535（ODS-GH3535）合金，并系统揭示了析出相-基体界面调控氦泡演化的微观机制。相关成果以“Interface-mediated helium trapping and swelling suppression in ODS-GH3535 alloy: Experiments and first-principles calculations”为题，发表于《Journal of Materials Science & Technology》期刊（材料科学1区，IF 16.8），论文共同第一作者为李诚副研究员和李聪博士后，通讯作者为黄鹤飞研究员。

熔盐堆是四代堆中唯一采用液态燃料的堆型，其结构材料需同时承受高温、熔盐腐蚀与中子辐照等多重极端服役工况。中子辐照诱发的氦脆效应是限制镍基合金长期安全服役的核心瓶颈，因此开发兼具优异抗辐照与耐熔盐腐蚀性能的新型合金，已成为熔盐堆工程化应用领域的重点研究方向。近年来，黄鹤飞研究员带领团队开展了氧化物弥散强化（ODS）镍基合金的研发工作。前期研究通过粉末冶金工艺向镍基合金基体中引入纳米Y₂O₃弥散颗粒，制备出具备优良抗辐照性能的ODS镍基模型合金，并系统揭示了合金内Y₂O₃-基体界面对提升合金抗辐照与耐熔盐腐蚀性能的调控机制（Journal of Materials Science & Technology 109 (2022) 129–139；Journal of Nuclear Materials 589 (2024) 154854; Journal of Materials Research and Technology 36 (2025) 2568–2576）。在ODS镍基模型合金研究的基础上，进一步成功制备出ODS-GH3535合金，且该合金在室温与700 ℃高温下均可实现优异的强塑性匹配。

700 ℃氦离子辐照实验结果表明，ODS-GH3535 合金内弥散分布着高密度 Y₂O₃、YCrO₃与 Mo₂C 纳米析出相；各类析出相与基体形成的相界面可充当高效氦捕获位点，有效抑制氦泡的生长与粗化行为。辐照后该合金氦泡体积分数仅0.22%，相较于传统 GH3535 合金降幅约 56%，体现出优良的抗氦肿胀能力。研究团队利用密度泛函理论计算，对比分析了 Y₂O₃-Ni、YCrO₃-Ni、Mo₂C-Ni 三类界面的氦溶解能与扩散能垒，阐明了不同相界面调控氦泡形核、长大过程的热力学及动力学内在机制。除此之外，界面晶格失配诱发的局部应力场能够显著改变氦泡形貌：界面区域氦泡呈椭球状，而基体内部氦泡近似球形。这一发现完善了界面应力场调控氦泡各向异性生长的相关理论认知。

图1 析出相-基体界面抑制氦致肿胀的微观机理图

本项研究得到了国家自然科学基金（Nos. 12425511, U2341261, 12505318）的资助支持。（材料研究部 供稿）

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2026.06.022