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铅基反应堆结构材料面临强中子辐照、高温以及强腐蚀性介质等极端环境,材料是制约其实现工程应用的关键问题之一。本论文针对铅基反应堆的结构材料需求,以研发力学性能优异并耐液态铅铋腐蚀的ODS钢为目标,开展了含硅9Cr-ODS钢的设计与性能研究。主要研究内容与结果如下:基于氧化物弥散强化理论和液态金属腐蚀理论,设计了 CLAM钢+0.3wt%Y2O3+一定含量 Si 的 9Cr-ODS 钢。对不同 Si 含量(0、0.3wt%、0.5wt%、1.Owt%)的ODS钢进行了微结构表征、高温拉伸性能测试及静态铅铋腐蚀实验,以优化ODS钢中的Si含量。微观组织结构分析结果表明,Si元素的添加使9Cr-ODS钢中形成了 Y2Si2O7相为主的纳米Y-Si-O相,其形成机理遵循溶解-再析出机制。Si和Y2O3的在机械合金化过程中分别固溶于基体,并形成过饱和固溶体,固溶于基体中的O与机械合金化过程产生的大量空位结合生成O-空位对,O-空位对与Y、Si相结合,在热等静压过程中生成了热力学较稳定的单斜立方结构Y2Si2O7 相。对含硅9Cr-ODS钢的高温力学性能进行了评估,结果显示随着Si含量增加,样品屈服强度逐渐升高,室温下均超过1300MPa,温度上升至550℃时均超过795MPa,温度继续上升至700℃,1.0wt%Si样品测试值最高且达到300MPa。含硅9Cr-ODS钢中与基体非共格的纳米氧化物对位错运动的阻碍作用是其具有良好高温性能的主要原因。开展了 550℃、氧浓度为10-6wt%静态铅铋环境中3000hrs腐蚀实验研究。结果表明,含硅9Cr-ODS钢腐蚀界面依次由Fe3O4、(Fe,Cr)3O4、富Cr和富Si氧化层组成(沿铅铋向基体方向)。分析认为,Si元素能够促进致密的富Cr氧化层和富Si氧化层的形成,减缓液态铅铋中的氧元素向基体的扩散过程,从而提高ODS钢的腐蚀抗力。