近期，中國(guó)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(jì)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(guó)低活化馬氏體鋼（CLAM）因其良好的機(jī)械性能和相對(duì)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(guò)程中形成。然而，對(duì)于單獨(dú)添加Y₂Ti₂O₇在ODS鋼制備過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變和其對(duì)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(guò)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(duì)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(shí)其具有較高的塑性。

該研究闡明了Y₂Ti₂O₇在材料制備過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變，通過(guò)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(guó)科學(xué)院國(guó)際伙伴計(jì)劃等的資助。