輻射下的材料科學

研究辐射下的材料科学的主要目的

现在最受关注的辐射对材料的影响来自核反应堆的内核制造技术：构成内核结构元件的原子在其工程活动期内会在辐射离子流的影响下不断的移动。辐射作用对核反应堆的影响所可能产生的后果为：内核元件的形状以及体积会发生10%范围内的改变；其硬度会增加到5倍或更多；材料的延展性将大大渐弱，同时脆性会增加，对外部环境的易感性将增强，产生裂化的可能性因此会增高。为了安全的因素考虑，理解辐射作用对材料的影响，从而创造出高耐辐射的合金以及新型材料是研究辐射下的材料科学的主要目的。

辐射作用

能够加速材料结构老化的辐射包括：中子辐射，游离辐射，电子辐射以及伽马射线辐射。所有的这些辐射类型都有强迫原子离开其所处晶格格位的特性，这是致使材料结构改变的最基本的过程。被辐射材料粒子和离子的混杂使材料和外界产生了关联并改变该材料的性质，这个过程可以用于使用加速器增快放射性废料的衰变，对现有材料使用离子注入，离子束混合，等离子体浸没离子注入以及离子束浸没沉淀等技术以产生新型材料。
材料的辐射作用的基础进程开始于高能量的粒子撞击到材料中的某一目标，这个进程包括了好几个步骤或作用，其最主要的结果是使一个原子被迫离开它所处的晶格格位，产生位移。辐射作用使一个原子离开其所处的栅格，留下了一个空的格位（一个晶格空位），而这个被移动的原子最后会停留在晶格格位间的某一位置，变成一个间隙缺陷。由一对晶格空位和间隙缺陷所组成的点缺陷体被称为弗仑克尔缺陷，它是晶体结构体受辐射后最重要和最基本的产物。弗仑克尔缺陷的产生以及其他一些辐射损害因素决定了材料的物理性质改变，同时在外力的作用下产生了力学性质的改变。经过间隙缺陷产生的过程，材料会发生膨胀，增长，相变或者偏析等变化。