高熵合金具有优异的耐辐照性能和力学性能，有望成为下一代核电站结构材料的候选材料。此外，纳米晶材料还具有优异的耐辐射性能和良好的热稳定性。与NC和HEA材料相比，NC- HEAs材料可能具有更好的耐辐照性能。然而，HEAs和晶界如何共同影响NC-HEAs辐照损伤演变是一个有趣但很少报道的话题。考虑到这一点，Bida
Zhu等采用层叠模拟的方法研究了NC-HEA FeCoCrNi和NC-Ni辐照缺陷的产生和积累特征。本文首次采用新方法定量分析了NC颗粒内辐照团簇的演化过程。结果表明，在相同辐照剂量下，NC-HEA中产生的辐照缺陷比NC-Ni中产生的辐照缺陷更小且分布更均匀，尽管两者的存活点缺陷总数非常接近。进一步研究表明，NC- HEA具有较好的耐辐照性能，是HEAs中严重的晶格畸变效应与NC中GB的间隙汇效应共同作用的结果。本文的研究为新型HEAs的辐照缺陷演化机制提供了一些基本的认识，这种新型HEAs有可能成为先进反应堆的结构材料。对于传统的NC材料，MD研究表明，GBs可以作为有效的“间隙汇”，诱导NC- Ni和NC- Fe的良好辐照耐受性。此外，对双晶HEA模型的辐照损伤的研究结果表明，HEA的复合成分与高角度GB协同作用，减轻了辐照损伤的程度。然而，这些研究仅限于仅考虑单一级联事件和两种GB类型的辐照情况。级联重叠和GB结构随机性对NC-HEAs抗辐射性能的影响尚未得到系统的研究。在此基础上，本文采用MD模拟方法研究了长时间辐照下NC-HEA缺陷的成核、动力学演化及其控制机制。为了比较，这里考虑了单晶（SC） HEA FeCoCrNi,
NC - FeCoCrNi， SC- Ni和NC-Ni。提出了一种量化长时间叶栅损伤的辐照缺陷分析方法。利用该方法对缺陷簇的产生效率和演化曲线进行了详细的研究。![]()
图1所示。(a)单晶纯Ni， (b)纳米晶纯Ni， (c)单晶FeCoCrNi
HEA， (d)纳米晶FeCoCrNi HEA的级联MD模拟模型示意图。在(a)~(d)中，粉色、蓝色、黄色和绿色球体分别代表Ni、Fe、Cr和Co原子。白色的球体特别代表GB原子。(e)“核-壳”模拟设置示意图。
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图2所示。(a)未辐照和(b)辐照HEA模型在进行PTM分析后的快照。删除势能低于(c) 4.0和(d) 4.1
eV的原子后辐照HEA模型的快照。(e)辐照缺陷和(f)通过本文新开发的分析方法确定的晶界区域的快照。在(c)和(d)中，原子用势能表示颜色。在(e)和(f)中，原子通过修改后的PTM指数着色。
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图3所示。辐照SC和NC模型中等效缺陷数随级联数的演化。
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图4所示。200级联后SC-Ni， SC-HEA， NC-Ni和NC-HEA中位错网络的快照。错位段由伯格矢量着色。
相关研究成果以“In-depth
study of the production and accumulation of defects during prolonged
irradiation of nano-crystalline Ni and FeCoCrNi high-entropy alloy through MD
simulation”为题发表在Computational Materials Science（Volume
246, January 2025, 113341），论文的第一作者是Bida Zhu，通讯作者是Minsheng
Huang。
