先进核能系统用氧化物弥散强化钢成分设计及制备工艺研究进展

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作者 翟亚中 车洪艳 +1 位作者 何西扣 包汉生 《粉末冶金技术》 北大核心 2025年第4期484-496,共13页

核能是一种清洁能源,发展具有更高安全性和经济性的第四代核能系统是当下各国的研究热点。传统锆合金已经无法适应第四代核能系统苛刻的服役环境,开发具有优异综合性能的材料成为核能工程应用领域亟待解决的问题。氧化物弥散强化钢(oxid... 核能是一种清洁能源,发展具有更高安全性和经济性的第四代核能系统是当下各国的研究热点。传统锆合金已经无法适应第四代核能系统苛刻的服役环境,开发具有优异综合性能的材料成为核能工程应用领域亟待解决的问题。氧化物弥散强化钢(oxide dispersion strengthened,ODS)因具有良好的综合性能被认为是第四代核能系统反应堆包壳的重要候选材料,是核材料领域的研究热点。氧化物弥散强化钢优异的性能源于其合理的成分设计及独特的显微组织,高数密度的弥散氧化物粒子极大地改善了合金的高温力学性能及抗辐照性能。尽管世界各国围绕氧化物弥散强化钢成分设计-性能-制备工艺开展了大量的研究工作,但是在批量生产方面仍然存在挑战,制约了氧化物弥散强化钢的工程应用。本文就国内外氧化物弥散强化钢的显微组织、成分设计及制备技术等研究工作进行总结和分析,对氧化物弥散强化钢在核能领域的应用前景和当下存在的问题进行总结和展望,为核级氧化物弥散强化钢的发展提供参考。 展开更多

关键词 先进核能系统 氧化物弥散强化钢 显微组织 成分设计 制备工艺

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轧制变形量对15Cr氧化物弥散强化钢显微组织与力学性能的影响

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作者 谢锐 吕铮 +2 位作者 王晴 陈剑波 刘春明 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期16-21,共6页

采用热等静压工艺制备了15Cr氧化物弥散强化(15Cr-ODS)钢并对其进行轧制,研究了轧制变形量(0,30%,50%,70%)对试验钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:轧制可以提高试验钢的密度,但变形量对密度无明显影响;随轧制变形量增加,试验钢晶... 采用热等静压工艺制备了15Cr氧化物弥散强化(15Cr-ODS)钢并对其进行轧制,研究了轧制变形量(0,30%,50%,70%)对试验钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:轧制可以提高试验钢的密度,但变形量对密度无明显影响;随轧制变形量增加,试验钢晶粒细化,组织各向异性更加显著,析出相尺寸变大,分布密度降低;轧制后试验钢的显微硬度、室温至600℃的抗拉强度和断后伸长率均提高;随轧制变形量增加,显微硬度增加,但抗拉强度无明显变化。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化钢 轧制变形量 显微组织 硬度 拉伸性能

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第一壁材料用纳米结构氧化物弥散强化钢制备工艺及其性能研究进展

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作者 吴玉程 卫勇 +4 位作者 罗来马 昝祥 朱晓勇 罗广南 陈俊凌 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期110-116,共7页

近年来发展起来的纳米结构氧化物弥散强化钢(ODS钢),因其有优异的耐高温、抗辐照及力学性能,满足聚变堆第一壁结构材料的要求。本文主要简述了纳米结构ODS钢制备工艺及其性能的研究进展。

关键词 受控热核聚变 第一壁结构材料 氧化物弥散强化钢

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钛元素对9Cr氧化物弥散强化钢微观组织和拉伸性能的影响 被引量：2

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作者 谢锐 吕铮 +1 位作者 徐长伟 刘春明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第22期22111-22117,共7页

本工作以9Cr氧化物弥散强化钢为研究对象,通过热等静压的方式分别制备含金属钛与不含金属钛的两个9Cr氧化物弥散强化钢样品。对成型后的9Cr氧化物弥散强化钢的微观组织及拉伸性能进行观察和测量。利用透射电镜、基于同步辐射装置作为光... 本工作以9Cr氧化物弥散强化钢为研究对象,通过热等静压的方式分别制备含金属钛与不含金属钛的两个9Cr氧化物弥散强化钢样品。对成型后的9Cr氧化物弥散强化钢的微观组织及拉伸性能进行观察和测量。利用透射电镜、基于同步辐射装置作为光源的X射线吸收精细结构谱技术及小角度X射线散射技术研究金属钛对氧化物弥散强化钢中氧化物相的影响,表征金属钛元素对氧化物弥散强化钢样品拉伸性能的影响。实验结果表明,向9Cr氧化物弥散强化钢样品中添加金属钛后,样品的晶粒得到细化,添加金属钛后样品的晶粒尺寸仅为1.2μm,同时,样品中氧化物相的种类发生改变,倾向于形成Y 2Ti 2O 7相及Y-Ti-O团簇,氧化物相的粒径在下降,分布密度却在升高。9Cr氧化物弥散强化钢样品的拉伸强度在金属钛元素添加后得到提高,室温时添加金属钛元素的9Cr氧化物弥散强化钢样品的拉伸强度达到1324 MPa,在氧化物弥散强化钢中弥散强化是最主要的强化机制。随着测试温度的不断升高,样品的拉伸强度逐渐下降。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化钢 钛元素 X射线吸收精细结构谱 小角度X射线散射 微观组织 拉伸性能

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不同球磨时间制备9Cr氧化物弥散强化钢的显微组织与拉伸性能 被引量：1

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作者 谢锐 吕铮 +1 位作者 王晴 刘春明 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期72-78,共7页

采用雾化法制备Fe-9Cr-1.5W-0.3Ti-0.3Y合金粉,经不同时间(12,20 h)球磨处理后,使用热等静压工艺制备9Cr氧化物弥散强化(ODS)钢,研究了9Cr-ODS钢的显微组织与拉伸性能。结果表明:雾化合金粉末为规则球状α-Fe相合金粉,平均粒径为47.83... 采用雾化法制备Fe-9Cr-1.5W-0.3Ti-0.3Y合金粉,经不同时间(12,20 h)球磨处理后,使用热等静压工艺制备9Cr氧化物弥散强化(ODS)钢,研究了9Cr-ODS钢的显微组织与拉伸性能。结果表明:雾化合金粉末为规则球状α-Fe相合金粉,平均粒径为47.83μm,晶粒尺寸约为20μm;球磨20 h后,合金粉末的平均粒径和晶粒尺寸均明显下降,分别为30.50μm,12 nm;随着球磨时间的延长,制备的9Cr-ODS钢的晶粒尺寸减小,析出相含量增加;延长球磨时间有利于提高9Cr-ODS钢的室温和高温抗拉强度,但不利于提高高温韧性。 展开更多

关键词 雾化合金粉末 9Cr氧化物弥散强化钢 显微组织 拉伸性能

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14Cr氧化物弥散强化钢的组织与性能研究 被引量：2

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作者 谢锐 吕铮 +1 位作者 钱峰 刘春明 《热加工工艺》 北大核心 2021年第12期63-67,72,共6页

以14Cr-ODS铁素体钢为研究对象,通过球磨法制备14Cr-ODS钢过饱和固溶体合金粉,然后利用热等静压工艺烧结成型并进行高温热处理。对成型后的14Cr-ODS钢的显微组织和力学性能进行测试,并研究了热处理对14Cr-ODS钢组织和力学性能的影响。... 以14Cr-ODS铁素体钢为研究对象,通过球磨法制备14Cr-ODS钢过饱和固溶体合金粉,然后利用热等静压工艺烧结成型并进行高温热处理。对成型后的14Cr-ODS钢的显微组织和力学性能进行测试,并研究了热处理对14Cr-ODS钢组织和力学性能的影响。结果表明:通过热等静压法制备的14Cr-ODS铁素体钢的致密度达98.59%,已接近理论密度;14Cr-ODS铁素体钢的晶粒为等轴晶粒,平均晶粒尺寸为1.2μm,无明显各向异性现象。经1250℃保温8h热处理后的样品中仍保持着高密度的纳米析出相,这说明14Cr-ODS钢的高温稳定性良好。热等静压态样品的平均硬度为281 HV。热等静压态的14Cr-ODS钢在室温及高温拉伸试验中表现出较高的强度和较好的塑性,在室温和650℃高温抗拉强度分别为852、300 MPa。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化钢 热等静压 热处理 微观组织 力学性能

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9Cr氧化物弥散强化钢在超临界水中的耐蚀性 被引量：1

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作者 尹开锯 张强 +1 位作者 邱绍宇 唐睿 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2014年第6期568-571,共4页

研究了氧化物弥散强化钢9Cr-ODS(K3)在500℃/25MPa条件下的腐蚀行为,对比分析了K3、两种非ODS钢K1(12Cr)和K2(9Cr)在超临界水(SCW)中的抗腐蚀性能。通过扫描电镜-电子能谱(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)、腐蚀增重等分析了氧化膜的显微形貌... 研究了氧化物弥散强化钢9Cr-ODS(K3)在500℃/25MPa条件下的腐蚀行为,对比分析了K3、两种非ODS钢K1(12Cr)和K2(9Cr)在超临界水(SCW)中的抗腐蚀性能。通过扫描电镜-电子能谱(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)、腐蚀增重等分析了氧化膜的显微形貌、结构、相组成及腐蚀动力学规律。结果表明,K1和K2钢在超临界水中腐蚀后,氧化膜中存在许多小孔,而K3钢中小孔数量很少。K3钢在超临界水中生成的氧化膜分为三层结构,分别为外层氧化膜、内层氧化膜和内氧化区。外层氧化膜为Fe3O4,内层氧化膜为FeCr2O4和Fe3O4相,内氧化区是合金元素和氧由氧化膜向基体逐渐过渡的区域。在超临界水中,K1、K2和K3钢的腐蚀动力学均遵循抛物线规律,K3抗腐蚀性能优于9Cr的K2钢,甚至优于12Cr的K1。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化(ODS)钢 超临界水腐蚀 氧化膜 腐蚀速率

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核电用氧化物弥散强化铁素体/马氏体钢制备技术研究进展

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作者 周晓胜 孙汝昊 +2 位作者 李国栋 李昊 张煌 《精密成形工程》 北大核心 2024年第10期73-83,共11页

氧化物弥散强化(Oxide Dispersion Strengthened,ODS)铁素体/马氏体钢因其优异的高温力学性能和抗辐照性能,被认为是核电关键部件首选结构材料。ODS铁素体/马氏体钢中添加的氧化物主要为Y_(2)O_(3)。由于Y在Fe中的固溶度非常低,且Y_(2)O... 氧化物弥散强化(Oxide Dispersion Strengthened,ODS)铁素体/马氏体钢因其优异的高温力学性能和抗辐照性能,被认为是核电关键部件首选结构材料。ODS铁素体/马氏体钢中添加的氧化物主要为Y_(2)O_(3)。由于Y在Fe中的固溶度非常低,且Y_(2)O_(3)的熔点非常高,目前主要通过粉末冶金法将Y_(2)O_(3)引入铁基体中。ODS钢基体的合金成分不同,其基体组织不同,将决定着在粉末冶金法的热成形过程中是否发生固态相变。因此,首先详细讨论了ODS马氏体钢和ODS铁素体钢的合金成分、微观组织特征和相变行为。探讨了热成形工艺(热挤/锻压、热等静压和放电等离子烧结技术)对ODS钢微观组织和力学性能的影响。其中,突出了氧化物纳米颗粒与晶界和相界的相互作用,指出氧化物纳米颗粒与界面的相互作用将影响氧化物的均匀分布。针对粉末冶金法在大规模生产、制造成本等方面的局限性,介绍了国内外学者采用感应熔炼法制备ODS钢所进行的尝试及进展。最后综述了目前采用增材制造技术制备高性能ODS钢的进展,涉及增材制造粉末的预处理技术和不同增材制造工艺对ODS钢微观组织和力学性能的影响。增材制造技术制备ODS钢中的氧化物颗粒尺寸及数密度已达可接受水平,在高效、低成本制备高性能ODS钢方面具有巨大潜力。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化(ODS)钢 固态相变 粉末冶金法 增材制造技术 力学性能

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钽添加量对氧化物弥散强化低活化铁素体马氏体钢组织和力学性能的影响 被引量：1

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作者 蒋有芳 熊惟皓 +1 位作者 姚振华 李映波 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期96-100,共5页

采用粉末冶金法制备了不同钽添加量的氧化物弥散强化低活化铁素体马氏体钢,研究了钽添加量对该钢组织与力学性能的影响。结果表明:该钢的力学性能随着钽添加量的增多先升高后下降;当钽的添加量为0.18%时,晶粒细小均匀,在晶粒内有大量二... 采用粉末冶金法制备了不同钽添加量的氧化物弥散强化低活化铁素体马氏体钢,研究了钽添加量对该钢组织与力学性能的影响。结果表明:该钢的力学性能随着钽添加量的增多先升高后下降;当钽的添加量为0.18%时,晶粒细小均匀,在晶粒内有大量二次细小的TaC粒子弥散均匀析出,合金的力学性能最优,室温抗拉强度和伸长率分别为632MPa和24.2%,300℃下的抗拉强度和伸长率分别为557MPa和23.1%。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化低活化铁素体马氏体钢 钽 组织 力学性能

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钛、锆元素对ODS钢中氧化物析出相的分布特征及材料力学性能的影响

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作者 谢锐 吕铮 +2 位作者 徐长伟 刘波 刘春明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第16期16104-16110,共7页

以氧化物弥散强化(Oxides dispersion strengthened,ODS)钢合金粉为研究对象,利用合金粉的真空等温热处理来模拟ODS钢的烧结成型过程。增大ODS钢中合金元素的含量,以此研究合金元素对氧化物析出相分布特征、种类及合金粉力学性能的影响... 以氧化物弥散强化(Oxides dispersion strengthened,ODS)钢合金粉为研究对象,利用合金粉的真空等温热处理来模拟ODS钢的烧结成型过程。增大ODS钢中合金元素的含量,以此研究合金元素对氧化物析出相分布特征、种类及合金粉力学性能的影响。利用XRD、XAFS、SAXS等技术手段检测球磨及真空等温热处理不同时间后合金粉中氧化物析出相的分布特征、种类变化情况,同时测量各合金粉的硬度。XRD实验结果表明,当合金中添加了钛元素和锆元素后,除铁素体衍射峰外,热处理过程中还形成了Cr_(2)O_(3)相、Y_(2)Ti_(2)O_(7)相及Y_(4)Zr_(3)O_(12)相。而在不含钛元素和锆元素的合金粉中只检测到Cr_(2)O_(3)相和铁素体的存在。XAFS实验结果表明,添加了钛元素和锆元素后,合金粉的XAFS曲线发生改变,与纯钇元素及纯氧化钇样品的曲线不同,含钛元素和锆元素的合金粉经真空等温热处理0.5 h后,其中氧化物析出相的分布密度最高为2.73×10^(22)/m^(3);氧化物析出相达到分布峰值的时间早于不含钛元素和锆元素的样品,说明钛元素和锆元素会促进氧化物相的形成。同时,含钛元素和锆元素的合金粉的硬度也高于不含钛元素和锆元素的合金粉样品。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化钢 钛元素 锆元素 X射线吸收精细结构 小角度X射线散射 力学性能

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ODS钢焊接技术研究进展与展望

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作者 郑勇 魏连峰 +4 位作者 杨灿湘 邱绍宇 李华鑫 王军健 杨建国 《焊接学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期117-128,共12页

氧化物弥散强化钢(oxide dispersion strengthened steel,ODS钢)因优异的高温力学性能、抗辐照性能和抗热蠕变性能等,被认为是最有潜力的下一代核反应堆包壳候选材料之一,ODS钢的优异性能主要归因于基体中弥散分布的纳米氧化物颗粒.抑... 氧化物弥散强化钢(oxide dispersion strengthened steel,ODS钢)因优异的高温力学性能、抗辐照性能和抗热蠕变性能等,被认为是最有潜力的下一代核反应堆包壳候选材料之一,ODS钢的优异性能主要归因于基体中弥散分布的纳米氧化物颗粒.抑制及避免焊接过程中纳米氧化物的析出、长大、团聚是选择焊接方法的重要依据,目前核燃料元件用ODS钢结构(大长厚比包壳)及极端服役条件(高温、高压、强辐照)对焊接方法提出了更高的技术指标要求,焊接技术已成为制约ODS钢作为核燃料元件包壳材料的最重要因素.因此,文中详细阐述了不同焊接方法对ODS钢进行焊接时,焊接接头微观结构特别是纳米氧化物颗粒以及力学性能的演变.结果表明,尽管熔焊和钎焊都适用于超长薄壁管件的焊接,但是熔焊容易导致接头处晶粒长大以及纳米氧化物团聚,而钎焊中钎料引入形成的异质界面在中子辐照中会产生开裂,相比之下,压力焊则能获得强度较高的焊接接头,最后还对焊接方法的未来发展方向进行了展望. 展开更多

关键词 氧化物弥散强化钢 优异性能 焊接技术 纳米氧化物 强度

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ODS钢的抗辐照设计及纳米第二相粒子表征的研究进展 被引量：8

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作者 何培 姚伟志 +2 位作者 吕建明 高博 李先容 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期34-40,共7页

先进裂变反应堆及聚变堆要求材料在高温高压、强中子辐照、长服役周期等苛刻服役环境下具有卓越的结构和性能稳定性。氧化物弥散强化(ODS)钢由于具有优异的耐高温及耐辐照性能成为第四代反应堆包壳及核聚变包层最有希望的候选材料。基... 先进裂变反应堆及聚变堆要求材料在高温高压、强中子辐照、长服役周期等苛刻服役环境下具有卓越的结构和性能稳定性。氧化物弥散强化(ODS)钢由于具有优异的耐高温及耐辐照性能成为第四代反应堆包壳及核聚变包层最有希望的候选材料。基于材料的中子辐照损伤特性,主要介绍了ODS钢的抗辐照设计及纳米第二相粒子的表征方面的研究进展。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化钢 抗辐照设计 纳米第二相粒子检测

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ODS钢搅拌摩擦焊接头的微观组织及其高温力学性能 被引量：7

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作者 张静 韩文妥 +1 位作者 常永勤 万发荣 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期9-11,40,共4页

采用搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)技术对氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthen,ODS)铁素体钢进行了焊接,并对焊接工艺进行了优化.当转速为150 r/min,焊接速度为30 mm/min时可以获得无焊接缺陷的ODS钢焊接接头.结果表明... 采用搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)技术对氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthen,ODS)铁素体钢进行了焊接,并对焊接工艺进行了优化.当转速为150 r/min,焊接速度为30 mm/min时可以获得无焊接缺陷的ODS钢焊接接头.结果表明,采用FSW焊接的ODS钢接头的微观组织出现明显的洋葱环结构,搅拌区为等轴再结晶晶粒,前进侧热机影响区表现出明显的塑性流动的特征,热影响区的晶粒较母材也发生了明显改变.接头的高温拉伸性能偏低,但经过温度1 150℃,时间1 h的热处理后,其高温拉伸性能得到大幅提高,与母材拉伸性能接近. 展开更多

关键词 搅拌摩擦焊 氧化物弥散强化钢 显微组织 高温拉伸性能

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先进核能系统用ODS钢的显微组织设计与调控研究进展 被引量：11

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作者 徐帅 陈灵芝 +2 位作者 曹书光 贾皓东 周张健 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期78-89,共12页

核能是一种重要的清洁能源,目前正在大力发展具有更高安全性和经济性的第四代反应堆及聚变堆,与当前商用反应堆相比,其工作温度更高,辐照剂量更强,传统的锆合金及不锈钢已不能满足未来先进反应堆苛刻的服役环境,具有优异综合服役性能的... 核能是一种重要的清洁能源,目前正在大力发展具有更高安全性和经济性的第四代反应堆及聚变堆,与当前商用反应堆相比,其工作温度更高,辐照剂量更强,传统的锆合金及不锈钢已不能满足未来先进反应堆苛刻的服役环境,具有优异综合服役性能的关键结构材料的研发成为制约先进核能工程应用的瓶颈之一。通过机械合金化等先进粉末冶金方法可以向钢基体中引入数密度极高的超细纳米氧化物粒子,所制备的纳米氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened,ODS)钢具有比同类熔炼钢更优异的高温蠕变强度以及抗辐照性能,从而具有更高的服役温度窗口,因而被确定为多种第四代反应堆包壳和未来聚变堆包层结构的重要候选材料,成为国际核材料领域研究的热点。ODS钢的优异性能源于其成分设计和采用先进粉末冶金工艺形成的独特的显微组织,即亚微米的超细晶粒组织以及在晶内弥散分布的平均尺寸仅为几纳米、数密度高达1023m-3的氧化物粒子或团簇,这些弥散相具有极高的热稳定性及抗辐照稳定性,可以起到有效的位错钉扎强化作用,从而明显提高材料的高温强度及服役温度上限;而大量的弥散粒子与基体之间形成的界面可以对辐照引起的缺陷及气泡进行有效捕获,显著提高材料的抗辐照肿胀性能。满足服役性能要求的显微组织的设计和有效调控是制备高性能先进材料的核心,而显微组织又明显受控于成分设计、制备技术及工艺参数。虽然近年来关于ODS钢的研究日益活跃,但是由于ODS钢显微组织及制备工艺过程的复杂性,在成分设计与微纳显微组织的调控及其与服役性能的匹配和相关机理方面,依然存在许多制约ODS钢实际工程应用的基础性问题。本文针对制约先进核能系统用ODS钢应用的基础核心问题,把握ODS钢显微组织特点及其与成分设计和制备技术之间的关系这一主线,就国内外关于ODS钢显微组织及其分析手段、氧化物弥散粒子的特点及其高温时效和辐照稳定性、成分设计和制备技术对显微组织的影响等研究内容进行总结和分析,对ODS钢的应用前景和存在的问题进行总结和展望,为满足先进反应堆服役环境的ODS钢的发展提供参考。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化钢 成分设计 显微组织 稳定性 反应堆包壳 聚变堆包层 抗辐照性能

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聚变堆第一壁用纳米结构ODS钢的发展与前瞻 被引量：24

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作者 吕铮 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1105-1111,共7页

第一壁结构材料必须满足聚变堆极其严酷的工作环境要求,这是制约聚变堆发展的技术瓶颈之一。近年来发展起来的纳米结构氧化物弥散强化钢的特征性微观结构赋予了该材料优异的抗辐照性能,被视为第一壁结构材料的发展方向。本文简述了国内... 第一壁结构材料必须满足聚变堆极其严酷的工作环境要求,这是制约聚变堆发展的技术瓶颈之一。近年来发展起来的纳米结构氧化物弥散强化钢的特征性微观结构赋予了该材料优异的抗辐照性能,被视为第一壁结构材料的发展方向。本文简述了国内外第一壁材料的研究与发展概况。 展开更多

关键词 聚变堆 第一壁 纳米结构 氧化物弥散强化钢

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纳米Y_(2)O_(3)含量对9Cr-ODS钢微观组织及力学性能的影响 被引量：1

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作者 谢锐 吕铮 +1 位作者 王晴 刘春明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期348-354,共7页

采用机械合金化(MA)和热等静压(HIP)工艺制备了不同Y_(2)O_(3)含量的9Cr ODS钢。采用同步辐射小角X射线散射(SAXS)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线吸收精细结构(XAFS)光谱研究了Y_(2)O_(3)含量对9Cr ODS钢中形成的纳米氧化物的数量密度... 采用机械合金化(MA)和热等静压(HIP)工艺制备了不同Y_(2)O_(3)含量的9Cr ODS钢。采用同步辐射小角X射线散射(SAXS)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线吸收精细结构(XAFS)光谱研究了Y_(2)O_(3)含量对9Cr ODS钢中形成的纳米氧化物的数量密度、结构和尺寸分布的影响。同时测定了不同Y_(2)O_(3)含量的9Cr ODS钢在室温和高温下的拉伸性能。结果表明,三种9Cr ODS钢中均形成了焦绿石结构Y_(2)Ti_(2)O_(7),当Y_(2)O_(3)含量为0.3%(质量分数)时,Y-Ti-O纳米团簇的数密度最高,达到1.39×10^(24)m^(-3)。当Y_(2)O_(3)含量为0.7%(质量分数)时,Y_(2)Ti_(2)O_(7)或Y_(2)O_(3)的数密度大于其他两种样品。0.7Y样品的XAFS结果与Y_(2)O_(3)参考样品接近。0.3Y样品的晶粒尺寸比其他两个样品大。Y_(2)O_(3)含量为0.3%(质量分数)的9Cr ODS钢比Y_(2)O_(3)含量为0.1%(质量分数)和0.7%(质量分数)的9Cr ODS钢具有更高的抗拉强度和更高的塑性。 展开更多

关键词 9Cr氧化物弥散强化钢 氧化钇含量 同步辐射 纳米氧化物析出相 拉伸性能

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内置前驱粉体真空自耗熔炼法制备ODS钢锭的组织演变

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作者 张潇月 侯晨阳 +4 位作者 毛小东 沈楚伦 张元祥 赵彦云 宋长江 《精密成形工程》 北大核心 2023年第10期38-49,共12页

目的探究内置前驱粉体真空自耗熔炼法制备ODS钢的可行性。方法采用内置前驱粉体真空自耗熔炼法制备10 kg的ODS钢铸锭,对铸锭进行轧制及热处理,使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段研究铸锭组织特别是析出物的演变情况。结果通过... 目的探究内置前驱粉体真空自耗熔炼法制备ODS钢的可行性。方法采用内置前驱粉体真空自耗熔炼法制备10 kg的ODS钢铸锭,对铸锭进行轧制及热处理,使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段研究铸锭组织特别是析出物的演变情况。结果通过内置前驱粉体真空自耗熔炼法成功引入了过饱和氧化物粉体,热轧薄板中含有微米级的富Y氧化物和富Ti氧化物,且颗粒分布均匀,没有任何宏观或微观聚集现象。常规固溶热处理(1200℃)和电流固溶热处理(1000℃)均可减小热轧薄板中氧化物的尺寸,且经冷轧(压下量为80%)+1000℃-10min电流固溶热处理后,热轧薄板中的氧化物颗粒尺寸最小,富Ti和富Y的Y-Ti-O颗粒平均尺寸分别降至0.75μm和0.17μm。对薄板进行800℃-3h的时效处理后,观察到纳米量级的Y-Ti-O复合氧化物析出,尺寸为20-200nm。结论内置前驱粉体真空自耗熔炼法成功将粉体引入铸锭中,轧制及热处理工艺能够显著细化氧化物颗粒并析出纳米量级的氧化物。 展开更多

关键词 氧化物弥散强化钢 真空自耗熔炼 前驱粉 热处理 微观组织

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热等静压温度对雾化合金粉制备的9Cr-ODS钢组织和性能的影响

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作者 谢锐 吕铮 +1 位作者 徐长伟 刘春明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期169-178,共10页

本实验以雾化合金粉制备的9Cr-ODS钢为研究对象,首先利用激光粒度仪、XRD、SEM、EDS等实验手段研究氧化物弥散强化钢雾化合金粉的球磨工艺,再利用EBSD、HAADF、SAXS等实验方法研究热等静压温度对雾化合金粉制备的9Cr-ODS钢的微观结构和... 本实验以雾化合金粉制备的9Cr-ODS钢为研究对象,首先利用激光粒度仪、XRD、SEM、EDS等实验手段研究氧化物弥散强化钢雾化合金粉的球磨工艺,再利用EBSD、HAADF、SAXS等实验方法研究热等静压温度对雾化合金粉制备的9Cr-ODS钢的微观结构和力学性能的影响。实验结果表明雾化合金粉经过8 h球磨可以符合制备ODS钢的各项要求。900℃、1100℃、1200℃热等静压成型的9Cr-ODS钢的晶粒尺寸分别为0.36μm、0.94μm和1.66μm。小角度X射线散射结果表明,在900℃、1100℃和1200℃HIP成型的样品中,富Y、Ti、O析出相的分布密度最高值分别为3.94×10^(22)/m^(3)、1.03×10^(22)/m^(3)和8.66×1021/m^(3)。雾化合金粉制备的9Cr-ODS钢中的富Al、Ti、Cr氧化物相的分布密度随着热等静压温度的升高而降低。在雾化合金粉制备的ODS钢样品中均发现了富Y、Ti、O纳米析出相,且成型温度越高,富Y、Ti、O纳米析出相的分布密度越低。900℃热等静压成型样品的力学性能较为优异,成型温度升高,样品的力学性能逐渐下降。 展开更多

关键词 雾化合金粉 氧化物弥散强化钢 球磨 热等静压温度

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球磨转速对含钆ODS钢中M_(23)C_(6)析出的影响研究 被引量：1

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作者 杨新异 黄群英 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第17期232-237,共6页

以“结构/屏蔽一体化”为研发目标的含钆ODS合金具有较优的中子屏蔽性能与高温力学性能,可作为小型模块化铅冷快堆中子屏蔽材料的研发方向之一。在机械合金化-放电等离子体烧结工艺制备含钆ODS-316L钢的研究中发现,球磨转速影响材料的... 以“结构/屏蔽一体化”为研发目标的含钆ODS合金具有较优的中子屏蔽性能与高温力学性能,可作为小型模块化铅冷快堆中子屏蔽材料的研发方向之一。在机械合金化-放电等离子体烧结工艺制备含钆ODS-316L钢的研究中发现,球磨转速影响材料的析出相种类,如在220 r/min低球磨转速下,ODS-316L钢中仅存在纳米尺寸的Gd-Si-O析出相,而在300 r/min高球磨转速下,除纳米尺寸的Gd-Si-O析出相外,材料内还分布着大量百纳米尺寸的片层堆叠状M_(23)C_(6)型碳化物,且M_(23)C_(6)内同样存在纳米含钆氧化物颗粒。高球磨转速使球磨粉内元素的偏析与内应力的累积促进了M_(23)C_(6)的形核,随后的粉末烧结温度则为M_(23)C_(6)的生长提供了驱动力。此研究可为粉末冶金含钆ODS-316L钢的微观组织调控奠定一定的实验与理论基础。 展开更多

关键词 中子屏蔽合金 含钆氧化物弥散强化(ODS)钢 粉末冶金 球磨转速 M_(23)C_(6)型碳化物

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扩散连接技术在核聚变反应堆包层模块制造中的应用 被引量：6

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作者 刘晨曦 刘永长 +4 位作者 周晓胜 马宗青 王颖 李会军 杨建国 《精密成形工程》 2015年第1期1-8,15,共9页

国际受控热核聚变实验堆计划是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,有望彻底解决能源危机。核聚变反应堆关键部件——包层模块的结构复杂、体积庞大,且服役环境恶劣,焊接接头成为影响反应堆安全运行的薄弱环节。以扩散连... 国际受控热核聚变实验堆计划是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,有望彻底解决能源危机。核聚变反应堆关键部件——包层模块的结构复杂、体积庞大,且服役环境恶劣,焊接接头成为影响反应堆安全运行的薄弱环节。以扩散连接为代表的固相焊接技术对接头性能及组织影响较小,已逐渐取代熔化焊应用于包层模块复杂构件制造。在简要介绍扩散连接及其原理的基础上,对包层模块构件扩散连接的研究进展进行了阐述,包括低活化铁素体/马氏体钢及氧化物弥散强化钢构件的扩散连接,Be,W,Si C等其他先进高温材料的扩散连接等。 展开更多

关键词 核聚变反应堆 包层模块 扩散连接 低活化铁素体/马氏体钢 氧化物弥散强化钢

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