氦泡的演化机制是材料辐照效应研究中受到广泛关注的问题。结构材料中氦泡的长大会引起材料的肿胀，并造成材料的塑性下降和硬度升高。特别在晶格畸变的晶界处，氦泡的长大会极大降低金属材料的晶间聚合力，使材料面临严重的氦脆风险。研究人员在不同退火条件下，通过研究氦泡的尺寸和数量密度，发现氦泡的长大主要存在两种机制：“迁移合并”长大机制和“Ostwald”熟化机制。在该机制下，材料晶粒内部的各向同性环境使得氦泡的演化始终保持近球形的形状。然而，晶界处的非各同性环境，将使得该处氦泡的演化不再保持球形的状态，对现有的氦泡长大机制适用性提出了挑战。近期，中科院上海应用物理研究所博士研究生高杰，在导师李燕研究员和黄鹤飞副研究员（青促会会员）的指导下，与上海光源小角散射线（BL16B1）曾建荣副研究员等合作，提出并验证了氦泡的一种特殊演化机制：“形变合并”长大机制。

课题组在透射电子显微镜内对受到氦离子辐照后的纯镍样品进行400oC的原位加热，发现了晶界处氦泡通过一种特殊的“形变合并”长大机制演化。研究表明，晶界位置的氦泡在恒定的加热过程中，沿着晶界的方向逐渐伸长。在其形状达到稳定的长宽比例前，通过触碰其他氦泡而发生合并。实验中没有发现氦泡的运动，也没有观察到氦原子的解离现象。晶界位置氦泡的这种演化机制，明显不同于“迁移合并”长大机制和“Ostwald”熟化机制。另外，以氦泡内压为驱动力，构建了晶界处氦泡演化的有限差分数值计算模型，计算结果很好地再现了氦泡的沿晶界的伸长现象。相关研究成果以A special coarsening mechanism for intergranular heliumbubbles upon heating: A combined experimental and numerical study为题，发表于Scripta Materialia上（DOI：10.1016/j.scriptamat.2018.01.006）。

课题组利用同步辐照小角散射技术（SAXS）研究了应力加载条件下氦泡的演化行为。研究表明，位错在外加应力的驱动下不断切割材料中的氦泡并在氦泡内压和表面扩散的作用下，被切割氦泡沿拉伸方向发生伸长形变和合并。由此可见，氦泡的“形变合并”长大机制并不仅局限于晶界位置，在外应力状态下，晶内氦泡也可通过该机制长大。相关研究成果以Coalescence mechanism of helium bubble during tensiledeformation revealed by in situ small-angle X-ray scattering为题，发表于近期的Scripta Materialia上（DOI：10.1016/j.scriptamat.2018.08.050）。

揭示氦泡的“形变合并”长大机制是对已有氦泡演化机制的重要补充，有利于深刻理解金属的氦致失效过程，在评估堆内结构材料的辐照损伤效应和服役寿命方面具有重要意义。相关研究工作得到中科院青年创新促进会、国家自然科学基金的大力支持。