挤压温度对Fe-16Cr-4Al-ODS钢纳米氧化物粒子的影响.pdf

中文摘要 摘 要 由于具有优异的高温强度、优异的抗辐照损伤和抗冷却液腐蚀等性能，含Al 高Cr 氧化物弥散强化（ODS ）钢是第四代反应堆超临界水冷堆（SCPWR ）和铅冷 快堆（LFR ）最有希望服役的候选包壳材料之一。Fe– 16Cr–4Al-ODS 钢优异的综合 性能依赖于铁素体基体中高度弥散的纳米氧化物粒子，该ODS 钢名义成分为Fe– 15.5Cr–2W–0.1Ti–4Al–0.35Y O 。本实验所用到的材料 Fe– 16Cr–4Al-1150 和 Fe– 2 3 16Cr–4Al-1050 的挤压温度分别为1150 ℃和1050 ℃ 。为本文采用了高分辨透射电 镜（HRTEM ）研究了挤压温度对新开发的Fe– 16Cr–4Al-ODS 钢纳米氧化物粒子的 影响，重点研究了纳米氧化物粒子的尺寸、晶体结构和界面结构，最终将纳米氧 化物粒子与ODS 钢的宏观性能联系起来。主要的结论如下： ① Fe– 16Cr–4Al-1150 中的纳米氧化物粒子尺寸主要分布在直径为4~10 nm 之 间，通过计算纳米氧化物粒子的平均尺寸约为6.7 nm ；Fe– 16Cr–4Al-1050 中的纳 米氧化物粒子尺寸主要分布在直径为2~5 nm 之间，通过计算纳米氧化物粒子的平 均尺寸约为3.2 nm 。 ② Fe– 16Cr–4Al-1150 中的纳米氧化物有Y–Al–O 型、Y–Ti–O 型、Y O 、TiO 2 3 2 和YCrO ，其所占数量比例分别约为73.3%、12.1%、6.0%、6.0%和2.6% 。Y–Al– 4 O 型纳米氧化物粒子包含YAH 、YAP 、YAM 和YAG 四种结构的粒子，其所占数 量比例分别约为42.2% 、14.7%、11.2%和5.2% ；Y–Ti–O 型纳米氧化物只有Y TiO 2 5 一种，其所占数量比例约为12.1%。 ③ Fe– 16Cr–4Al-1050 中发现的纳米氧化物有Y–Al–O 型和Y–Ti–O 型两种， 其所占数量比例分别约为94%和6% 。其中Y–Al–O 型包含YAH 和YAP 两种结构 的粒子，其数量比例分别约为89.5%和4.5% ；Y–Ti–O 型包含了Y TiO 和YTiO 2 5 3 两种结构的粒子，其所占数量比例分别约为4.5%和1.5%。 ④ Fe– 16Cr–4Al-1150 中大部分纳米氧化物粒子与基体呈现出半共格界面关 系，而Fe– 16Cr–4Al-1050 中的纳米氧化物粒子几乎都与铁素体基体成共格界面关 系。两种钢的较大尺寸（大于20 nm ）的纳米氧化物粒子几乎与铁素体基体为非共 格界面关系。 ⑤ 与Fe– 16Cr–4Al-1150 对比，Fe– 16Cr–4Al-1050 中纳米氧化物粒子尺寸更小、 粒子分布越分散和金属/氧化物界面关系更好；Fe– 16Cr–4Al-1050 的YAH 氧化物 粒子数量比例显著增加。表明适当的降低挤压温度，可以显著改善 Fe– 16Cr– 4Al-ODS 钢中纳米氧化物的粒子弥散形貌和晶体结构。 关键词：ODS 钢；挤压温度；纳米氧化物粒子；Fe– 16Cr–4Al-ODS ；HRTEM I 英文摘要 Abstract Al-alloyed high-Cr oxide dispersion strengthened ferritic steels (ODS steels) a