核工程研究人员开发了新型弹性氧化物弥散强化

  美国得克萨斯州A&M大学的研究人员最近展示了他们开发的用于裂变和聚变反应堆的新型氧化物弥散强化(ODS)合金的卓越性能。

  核工程学系教授Lin Shao博士与洛斯阿拉莫斯国家实验室和北海道大学的研究科学家一道,共同创造了下一代高性能ODS合金,迄今为止,它们是一些最坚固,最出色的合金,在该领域开发金属。

核工程研究人员开发了新型弹性氧化物弥散强化

  ODS合金由散布有纳米尺寸的小氧化物颗粒的金属组成,并以其高抗蠕变性而著称。这意味着随着温度的升高,材料保持其形状而不变形。许多ODS合金可承受高达1000 C的温度,通常用于航空工程以及餐具中的发电和发动机。

  核界对构成核反应堆核心组件的可靠耐用材料的需求很高。该材料必须具有高强度,耐辐射性并且能够抵抗空隙膨胀(材料在受到中子辐射时会形成空腔,从而导致机械故障)。

  像邵军这样的核研究人员一直在寻求确定用于高温反应堆的优质抗蠕变和抗溶胀材料。

  “通常,ODS合金在受到极端中子辐照时应具有抗溶胀的能力,”邵说。“但是,大多数商品ODS合金从一开始就存在问题。”

  这是因为几乎所有的商用ODS合金都基于铁素体相。铁素体合金按其晶体结构和冶金行为分类,具有良好的延展性和合理的高温强度。但是,从铁素体相的溶胀性来看,它是最弱的相,因此使大多数商用ODS合金在第一道防线中失效。

  邵因在辐射材料科学领域的开创性工作而闻名国际,他指示加速器实验室在极端辐射条件下测试合金。邵先生和他的研究团队与重井重重博士领导的北海道大学日本研究小组合作,开发了多种新型ODS合金。

  “我们决定探索一种新的设计原理,其中将氧化物颗粒嵌入马氏体相中,这是减少空隙膨胀而不是铁素体相的最佳方法,”邵说。

  所得的ODS合金每个原子能承受的位移高达400,并且在高温强度和抗溶胀性方面都是本领域中开发的最成功的合金。

  完整项目的详细信息与最新研究一起发表在《核材料杂志》上。此后,该团队进行了多项研究,并吸引了美国能源和核工业部的关注。该项目共发表了18篇期刊论文和2篇博士学位论文。

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