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高铬铁素体/马氏体钢(F/M)因其较低的热膨胀系数、较高的热导率、良好的高温抗中子辐照能力、较好的高温强度及耐腐蚀性能而被认为最有希望成为聚变堆包层及第四代反应堆燃料包壳和堆芯的结构材料。本文根据JMatPro软件的热力学平衡相图计算,设计了一种10Cr2.5WVTa低活化铁素体/马氏体钢(10Cr钢),通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高温拉伸和短时蠕变性能测试、超临界水腐蚀(SCW)和高能离子辐照试验对其显微组织和性能进行研究;此外针对Cr、W含量比较高的11Cr3W3Co铁素体/马氏体钢(11Cr钢)易出现δ铁素体的现象,通过拉伸、蠕变测试和1100℃高温退火,研究了其微结构及δ铁素体的演变对其高温力学性能的影响。标准热处理态(正火:980℃×0.5h+回火:760℃×11h)10Cr钢的显微组织由回火板条马氏体和极少量3铁素体组成,且在马氏体板条界上和板条内分别分布着富Cr的M23C6型和富Ti、Ta、V并具有复杂结构的MX型析出相。由于10Cr钢在高温条件下具有相对较高的应变速率敏感指数,其在不严重损失高温强度的前提下具有相对较高的高温塑性。短时蠕变结果表明,其在600℃和650℃下的蠕变应力指数分别为8.89和10.92,蠕变机制均与析出相、晶界、相界对位错强烈钉扎作用有关,其中600℃蠕变机制由位错攀移控制。超临界水腐蚀168 h后,其表面氧化膜由成分为Fe304和FeCr204的多面体颗粒组成,随腐蚀时间的延长,氧化物颗粒逐渐长大并出现多孔结构且腐蚀增重符合平方根定律。1OCr钢在室温下经Fe13+辐照2h后,组织中的辐照诱导缺陷由点缺陷空位及空位团组成;当辐照温度升高时,又相继出现微孔洞和粗大的辐照诱导型析出相。标准热处理态(正火:1050℃×0.5 h+回火:780℃×1.5 h)11Cr钢的显微组织由回火板条马氏体和大量平行于轧制方向连续分布的δ铁素体组成,板条内分布着高密度位错和富含Nb、V、Ta元素细小弥散分布的析出相,板条界、原奥氏体晶界及δ铁素体-马氏体两相界面上分布有尺寸较大富含Cr、W元素的析出相颗粒。随着高温退火时间延长,δ铁素体含量先逐渐减少至最小值后呈现出上升的趋势,形貌也由连续的竹节状变为细小的颗粒状,最后转变为粗大的块状;在1100℃退火4h后,组织中出现一种富Fe-W-Cr析出相,其含量随退火时间延长而增加并呈现沿界面连续分布,而且原奥氏体晶粒也发生明显长大。δ铁素体含量的减少有利于11Cr钢300℃和650℃抗拉强度的提升。退火10 h之前,短时蠕变性能却随δ铁素体含量的减少而严重下降;这主要与δ铁素体的形貌及其对于载荷轴的相对分布有关;当退火时间超过10 h后,富Fe-W-Cr析出相的形成和晶粒长大将进一步损害11Cr钢的蠕变性能。