合肥研究院在耐熱抗輻照鋼設(shè)計方面取得進(jìn)展
近期,中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院科研人員在耐熱抗輻照鋼設(shè)計方面取得新進(jìn)展,相關(guān)研究成果發(fā)表在《核材料雜志》(Journal of Nuclear Materials)上。
中國低活化馬氏體鋼(CLAM)因其良好的機(jī)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℃,本研究采用氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)方法以進(jìn)一步提升其上限使用溫度。氧化物Y2Ti2O7是ODS鋼中常用的強(qiáng)化相,通常是將鈦(Ti)和三氧化二釔(Y2O3)與鋼基體粉末進(jìn)行機(jī)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(jī)理尚不清楚。
在研究中,科研人員采用機(jī)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(qiáng)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(qiáng)度時其具有較高的塑性。
該研究闡明了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(qiáng)塑性O(shè)DS鋼的研發(fā)提供了借鑒與參考。
該研究工作得到中國科學(xué)院國際伙伴計劃等的資助。