近期，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院科研人員在耐熱抗輻照鋼設計方面取得新進展，相關研究成果發(fā)表在《核材料雜志》（Journal of Nuclear Materials）上。

中國低活化馬氏體鋼（CLAM）因其良好的機械性能和相對成熟的制備技術，被選為聚變堆包層的主要候選結構材料之一。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鋼制備過程中的結構演變和其對材料結構及性能影響機理尚不清楚。

在研究中，科研人員采用機械合金化和放電等離子體燒結方法，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構Y₂Ti₂O₇的樣品組織和拉伸性能。研究結果顯示，納米Y₂Ti₂O₇在球磨過程中結構未發(fā)生變化，非晶Y₂Ti₂O₇經(jīng)球磨后部分轉(zhuǎn)化為晶體氧化物；氧化物的初始結構對燒結后樣品的微觀結構和強度具有明顯影響，添加非晶Y₂Ti₂O₇的燒結樣品中納米顆粒尺寸更細，且在具有相近屈服強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構演變，通過控制氧化物初始結構提升了ODS-CLAM鋼性能，為強塑性ODS鋼的研發(fā)提供了借鑒與參考。

該研究工作得到中國科學院國際伙伴計劃等的資助。