近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院核能安全所科研人員在耐熱抗輻照鋼設(shè)計方面取得新進展，相關(guān)研究成果發(fā)表在國際核材料領(lǐng)域知名期刊Journal of Nuclear Materials上。
 

　　中國低活化馬氏體鋼(CLAM)因其良好的機械性能和相對成熟的制備技術(shù)被選為聚變堆包層的主要候選結(jié)構(gòu)材料之一。馬氏體鋼的上限使用溫度通常為550℃，本研究中采用了氧化物彌散強化(ODS)方法以進一步提升其上限使用溫度。氧化物Y2Ti2O7是ODS鋼中常用的強化相，通常是將鈦(Ti)和三氧化二釔(Y2O3)與鋼基體粉末進行機械合金化，并在隨后的熱固結(jié)或熱處理過程中形成。然而，對于單獨添加Y2Ti2O7在ODS鋼制備過程中的結(jié)構(gòu)演變和其對材料結(jié)構(gòu)及性能影響機理尚不清楚。
 

　　在本研究中，核能安全所科研人員采用機械合金化和放電等離子體燒結(jié)方法制備了添加納米Y2Ti2O7和非晶Y2Ti2O7的ODS-CLAM鋼，研究了添加不同初始結(jié)構(gòu)Y2Ti2O7的樣品組織和拉伸性能。研究結(jié)果顯示：納米Y2Ti2O7在球磨過程中結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，非晶Y2Ti2O7經(jīng)球磨后部分轉(zhuǎn)化為晶體氧化物；氧化物的初始結(jié)構(gòu)對燒結(jié)后樣品的微觀結(jié)構(gòu)和強度具有明顯影響，添加非晶Y2Ti2O7的燒結(jié)樣品中納米顆粒尺寸更細(xì)，且在具有相近屈服強度時其具有較高的塑性。本研究闡明了Y2Ti2O7在材料制備過程中的結(jié)構(gòu)演變，通過控制氧化物初始結(jié)構(gòu)提升了ODS-CLAM鋼性能，為強塑性O(shè)DS鋼的研發(fā)提供了一定借鑒與參考。
 

　　本研究工作得到了中國科學(xué)院國際伙伴計劃等項目的資助。
 

　　文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022311524003106
 

　　圖1添加氧化物Y2Ti2O7的初始結(jié)構(gòu)：(a-c) 納米粉末；(d-e) 非晶粉末；(f) XRD圖譜
 

　　圖2燒結(jié)樣品微結(jié)構(gòu)及納米顆粒尺寸統(tǒng)計：(a-d)Y2Ti2O7-CLAM樣品；(e)非晶Y2Ti2O7-CLAM樣品；(f) 納米顆粒尺寸統(tǒng)計圖
 

圖3兩種回火樣品的屈服應(yīng)力實測值與計算值比較