重点实验室在新型超低碳ODS钢的设计和析出相调控方面取得新进展

2020-11-19 16:11




       由于高温力学性能和抗辐照性能优异,氧化物弥散强化(ODS)钢成为近年来国际研究焦点,极具应用前景。常规ODS钢含有大量碳化物(M23C6,M为Fe、Cr),起析出强化及阻碍基体中晶界、位错运动的作用。但大量研究表明,碳化物在长期高温(>600 ℃)、应力的服役环境中易粗化长大,恶化材料性能。然而,碳化物在ODS钢中极端服役环境(高温(>650 ℃、强辐照、应力)下的热力学不稳性问题却一直被忽略。因此,针对ODS钢碳化物影响性能与服役安全这一关键科学问题,研究团队在高性能9Cr-ODS钢研究成果基础上,采用热力学等理论辅助计算进一步优化合金成分,设计出一种超低碳9Cr-ODS马氏体钢,以获得优异的长期高温稳定性和抗辐照性能。通过粉末冶金方法,已成功制备出超低碳9Cr-ODS钢。由于有效降低碳含量至0.012 %,钢中未发现碳化物M23C6析出,与理论计算结果一致,达到了有效抑制不稳定M23C6析出的目的。同时,所获得的弥散分布、纳米氧化物颗粒尺寸在5~15 nm、数密度1022 m-3,为高温强度提供了有利保障。相关研究结果已发表于Fusion Engineering and Design, 160, 2020, 111824。



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超低碳9Cr-ODS钢的晶粒与高密度位错等微观组织形貌(无明显碳化物析出)



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超低碳9Cr-ODS钢的纳米氧化物颗粒及与位错的交互作用



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