论文摘要
纳米结构ODS钢是具有优异的抗辐照抗氦脆性能和良好的高温强度,成为聚变堆第一壁主要的候选结构材料。纳米结构ODS钢优异的性能源于其特征性的微观结构,成分和制备工艺是影响其微观结构的关键因素,但对其机制仍缺乏深A.理解。本文以14Cr-ODS铁素体钢为研究对象,研究热等静压温度对微观结构和力学性能的影响,将为新一代高性能纳米结构ODS铁素体钢的研发提高基础数据。首先通过机械合金化法制备Fe-14Cr-2W-0.3Ti-0.3Y2O3（wt%）过饱和合金粉,然后在900℃和1200℃的进行热等静压成型。研究了两组热等静压温度制备的14Cr-ODS铁素体钢的显微组织和力学性能,得出如下结论：（1）利用热等静压技术在900℃和1200C对合金化粉进行热等静压,均制备出了致密度≥99%、具有超高密度、纳米尺寸析出相的纳米结构14Cr-ODS铁素体钢。（2）900℃HIP样品的显微组织主要为尺寸在50-100 nm的纳米级晶粒,以及少量的尺寸1-2μm的等轴晶组织；而1200℃HIP样品中主要为2μm的等轴晶粒,及少量尺寸100nm-200nm的超细晶粒。900℃ HIP样品的晶粒平均尺寸小于1200℃ HIP样品。（3）900℃及1200℃ HIP制备的14Cr-ODS铁素体钢中均含有富Y-Ti-O纳米团簇和Y2Ti2O7相。900℃ HIP样品中的纳米析出相密度为2.8×1023个/m3,平均尺寸为2.24nm；1200℃ HIP样品中的纳米析出相密度为4.2×1022个/m3,平均尺寸为3.62nm。在两组热等静压温度制备的14Cr-ODS铁素体钢中均发现在晶界上形成富Cr-Ti-O析出相。900*CHIP样品中富Cr-Ti-O相的密度为2.6×1020个/m3,平均尺寸为44 nm; 1200℃HIP样品中富Cr-Ti-O相的密度为6.5×10 19个/m3,平均尺寸为99 nm。（4）900℃ HIP样品的硬度为599 HV,略高于1200℃ HIP样品的580 HV。（5）900℃ HIP和1200℃ HIP样品在常温和高温下具有良好的拉伸性能。随着拉伸温度的提升,强度下降,韧性增强,其断裂机制由脆性断裂向准解理断裂转变。900℃ HIP样品在室温到700℃的抗拉强度均高于1200℃ HIP样品,其中前者在600℃和700℃的抗拉强度达到590 MPa和369 MPa。1200℃ HIP样品在室温到700℃的延伸率均高于900℃ HIP样品。14Cr-ODS铁素体钢晶粒尺寸减小,纳米析出相密度提高、尺寸减小有利于提高其抗拉强度,而随着晶粒尺寸增大,析出相密度降低、尺寸增大,有利于增加塑性变形能力。