张高伟等：高温注氢对钒合金微观结构的影响 ·389· 泡呈椭圆形或长方形，它们的尺寸主要集中在10~ 会俘获滞留在基体中氢，在500℃高温条件下，空位发 16nm之间，有些气泡要稍大一些，尺寸达到20nm.气 生迁移和聚集，被缺陷所俘获的氢也随之迁移，聚集， 泡产生的原因可能是辐照过程中产生的大量空位缺陷 最终长大形成氢气泡. a 2t 200nm 图7V-4Ti合金在500℃注氢后的透射电镜形貌.(a)析出相的溶解：(b)基体中气泡 Fig.7 TEM bright field images of V-4Ti alloy after hydrogen implantation at 500C:(a)dissolution of precipitates:(b)bubbles in the matrix V4Cr-4Ti合金在500℃注氢后，除了黑色点状 能是因为晶界具有强烈吸收空位等辐照缺陷的作用， 缺陷以及基体中原有的析出相发生不同程度的溶解 即位于晶界附近的空位等缺陷多被晶界俘获而湮灭， 外，在其基体中也可以观察到大量的气泡，但气泡的分 被空位俘获的氢也会同时被释放掉，由此推测细化晶 布并不均匀，晶内气泡多且致密，而在晶界处则基本看 粒尺寸和增加晶界密度有利于提高材料的抗辐照肿胀 不到气泡，如图8(a)所示.实验结果表明，在距离晶 性能.由图8(c)可知，基体中形成的气泡多不规则， 界25m左右的范围内气泡非常少，如图8(b),这可 尺寸均在20nm以下. a (b) 250m 100nm 20m 20 nm 图8V-4C-4Ti合金在500℃注氢后的透射电镜形貌.(a)点状缺陷：(b)析出相的溶解：(c)品界附近气泡的分布：(d)基体中的气泡 Fig.8 TEM bright field images of V-4Ti alloy after hydrogen implantation at 500C:(a)dot defects:(b)dissolution of precipitates:(c)distribu- tion of bubbles near the boundary:(d)bubbles in the matrix 3结论 中还出现气泡；但V4Cr一4Ti合金中气泡的平均尺寸 较小一些.V4C合金基体中并没有看到气泡，这可 (1)在注氢实验之前，V-4Cr合金的基体清晰干 能是因为Cr元素抑制了气泡的产生.V-4T和V- 净，没有析出和位错存在；而V-4T和V-4C4Ti两种 4C4Ti两种合金中原有的析出相在注氢后都发生了 合金的基体中都出现针状的Ti-CNO析出相，析出相 不同程度的溶解，析出相周围的位错消失 附近都有一定量的位错存在 (3)观察V-4C4Ti合金基体中气泡的分布规律 (2)在注氢实验之后，3种合金基体中都出现点状 时发现，在距离晶界25m范围内气泡数量很少，而在 缺陷.同时，V4Ti和V4C4Ti合金基体和析出物 远离晶界的晶粒内部则观察到大量气泡，由此推测晶张高伟等: 高温注氢对钒合金微观结构的影响 泡呈椭圆形或长方形，它们的尺寸 主 要 集 中 在10 ～ 16 nm之间，有些气泡要稍大一些，尺寸达到 20 nm． 气 泡产生的原因可能是辐照过程中产生的大量空位缺陷 会俘获滞留在基体中氢，在 500 ℃ 高温条件下，空位发 生迁移和聚集，被缺陷所俘获的氢也随之迁移，聚集， 最终长大形成氢气泡． 图 7 V--4Ti 合金在 500 ℃注氢后的透射电镜形貌 . ( a) 析出相的溶解; ( b) 基体中气泡 Fig． 7 TEM bright field images of V--4Ti alloy after hydrogen implantation at 500 ℃ : ( a) dissolution of precipitates; ( b) bubbles in the matrix V--4Cr--4Ti 合金在 500 ℃ 注氢后，除了黑色点状 缺陷以及基体中原有的析出相发生不同程度的溶解 外，在其基体中也可以观察到大量的气泡，但气泡的分 布并不均匀，晶内气泡多且致密，而在晶界处则基本看 不到气泡，如图 8( a) 所示． 实验结果表明，在距离晶 界 25 nm 左右的范围内气泡非常少，如图 8( b) ，这可 能是因为晶界具有强烈吸收空位等辐照缺陷的作用， 即位于晶界附近的空位等缺陷多被晶界俘获而湮灭， 被空位俘获的氢也会同时被释放掉，由此推测细化晶 粒尺寸和增加晶界密度有利于提高材料的抗辐照肿胀 性能． 由图 8( c) 可知，基体中形成的气泡多不规则， 尺寸均在 20 nm 以下． 图 8 V--4Cr--4Ti 合金在 500 ℃注氢后的透射电镜形貌 . ( a) 点状缺陷; ( b) 析出相的溶解; ( c) 晶界附近气泡的分布; ( d) 基体中的气泡 Fig． 8 TEM bright field images of V--4Ti alloy after hydrogen implantation at 500 ℃ : ( a) dot defects; ( b) dissolution of precipitates; ( c) distribu￾tion of bubbles near the boundary; ( d) bubbles in the matrix 3 结论 ( 1) 在注氢实验之前，V--4Cr 合金的基体清晰干 净，没有析出和位错存在; 而 V--4Ti 和 V--4Cr--4Ti 两种 合金的基体中都出现针状的 Ti--CNO 析出相，析出相 附近都有一定量的位错存在． ( 2) 在注氢实验之后，3 种合金基体中都出现点状 缺陷． 同时，V--4Ti 和 V--4Cr--4Ti 合金基体和析出物 中还出现气泡; 但 V--4Cr--4Ti 合金中气泡的平均尺寸 较小一些． V--4Cr 合金基体中并没有看到气泡，这可 能是因为 Cr 元素抑制了气泡的产生． V--4Ti 和 V-- 4Cr--4Ti 两种合金中原有的析出相在注氢后都发生了 不同程度的溶解，析出相周围的位错消失． ( 3) 观察 V--4Cr--4Ti 合金基体中气泡的分布规律 时发现，在距离晶界 25 nm 范围内气泡数量很少，而在 远离晶界的晶粒内部则观察到大量气泡，由此推测晶 ·389·