中文摘要：

纳米层状晶体结构的三元化合物MAX 相是一种新型的高性能综合性金属陶瓷材料，在未来反应堆材料中具有潜在的重要应用特性，是一种重要的候选结构材料。本项目拟对典型MAX 相材料在高温高通量中子辐照环境下的损伤特性进行实验模拟研究和直接同步的中子辐照实验研究。应用建立的自辐照离子与H, He的协同作用模拟系统，研究MAX 相材料在不同温度范围和不同的氢氦产额（appm）/损伤剂量（dpa）比下移位缺陷与氦原子及氢的相互作用以及对材料微观结构和力学特性的影响。结合中子辐照实验和理论计算，了解MAX 相材料在高温高通量中子辐照移位损伤及其嬗变产物氢、氦的协同作用下的抗辐照损伤特性，并对其应用性能进行评估。

结论摘要：

Ti3SiC2 MAX相材料被认为是一种潜在的聚变堆候选结构材料，本项目首次开展了自离子C、Si以及氢氦离子对Ti3SiC2 MAX相的辐照损伤研究 （中子辐照后由于放射性，至今还不能进行分析）。采用离子束分析、同步辐射X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、Raman谱等分析技术对辐照损伤材料进行了分析研究，取得了以下重要阶段性结果 1.离子注入在晶体内产生的损伤呈各向异性，随辐照剂量的增加，MAX相晶体无序度增加，表层损伤效应最严重； 2.离子辐照使MAX相分解，生成了TiC纳米晶相。当辐照温度大于一定值（200度）时，就无分解相TiC产生；缺陷同时的产生与退火效应是远不同于辐照后退火。在所调查的温度范围内，存在一局部最低损伤温度？350度。这是不同温度下移位级联中不同类型的缺陷产生、复合、迁移和聚集共同作用的结果。而850 度高温下，损伤大大降低，且晶体损伤均匀； 3.氦辐照损伤实验和氦行为第一原理计算表明，氦极易与空位结合而稳定缺陷，并在Si层附近通过HemVn复合体长大成泡，因而相对其他离子有更大的损伤效应。氢可一定程度地阻止氦扩散聚焦，而减缓氦损伤。 4.纳米压痕实验说明，在850 度 C离子高温辐照下材料的损伤几乎完全恢复，压痕角落无裂纹，有明显的纳米层状滑移带产生。展示了很好的高温 抗损伤特性。氦辐照使材料脆性增加，压痕裂纹产生，这与第一原理计算相符，氢进一步增加材料氦脆性。 5.力学拉伸模拟计算研究发现He的溶入加速该材料在基面的劈裂断裂使临界断裂应力降低，Ti3SiC2断裂面与He在该晶体内所处的位置没有关系。在施加拉伸应力的条件下，断裂面都将发生在Si-Ti层面。该结果合理解释了实验观察到的随着He的注入，微裂纹产生的实验现象。