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纳米结构ODS钢中弥散分布着极高密度的纳米尺寸析出相,同时具有亚微米级的晶粒尺寸和高密度的位错,这些微观结构特征使ODS钢具有优异的抗辐照性能和高温力学性能,被认为是聚变堆第一壁/包层的主要候选结构材料。ODS钢的化学成分及热固体化条件会显著影响纳米析出相的种类及分布特征,进而影响ODS钢的抗辐照性能和力学性能。本文采用ODS钢合金粉退火热处理的方式来模拟ODS钢的热固体化过程,利用XAFS和XRD研究分别添加Ti、Zr、Ti+Zr元素的9Cr-ODS钢中纳米析出相的种类,利用SAXS技术获得不同时间退火处理后ODS钢合金粉中纳米析出相的尺寸分布和分布密度,探索不同成分的ODS钢合金粉中纳米析出相的分布特征随退火时间的变化规律,揭示ODS钢合金粉的力学性能与纳米析出相之间的联系。通过本项研究获得如下结论:1.Ti、Zr元素会显著影响9Cr-ODS钢中纳米析出相的种类。在未添加Ti、Zr元素的样品中(即Fe-9Cr-1.5W-3Y2O3)形成的析出相主要是Y2O3和Cr2O3相。向合金中添加Ti元素后(即Fe-9Cr-1.5W-3Ti-3Y2O3)会形成Y2Ti2O7相取代原有的Y2O3相。向合金中添加Zr元素后(即Fe-9Cr-1.5W-3Zr-3Y2O3)会形成Y4Zr3O12相和ZrO2相。同时添加 Ti、Zr 元素(即 Fe-9Cr-1.5W-3Ti-3Zr-3Y2O3)会形成 Y2Ti207、Y4Zr3O12 和 ZrO2 相。2.9Cr-ODS钢中的纳米析出相是在退火过程中形成,随着退火时间延长纳米析出相的分布密度先增加,之后又逐渐下降。含Ti元素的ODS钢合金粉中纳米析出相的分布密度在退火0.5h后达到最大值,不含Ti元素的ODS钢合金粉中纳米析出相的分布密度在退火1h后达到最大值,说明Ti元素促进ODS钢中纳米析出相的形成。ODS钢合金粉中纳米析出相尺寸随退火时间变化的规律与分布密度相反。3.机械合金化后9Cr-ODS钢合金粉的硬度最高,经过热处理后各成分ODS钢合金粉的硬度均有不同程度的下降。各成分ODS钢合金粉的硬度随退火时间变化的规律与合金粉中纳米析出相密度随退火时间变化的规律相同。4.Ti、Zr元素对材料的力学性能均有提升作用,但是由于富Y-Ti-O析出相的尺寸小于Y-Zr-O析出相,且富Y-Ti-O析出相的密度高于Y-Zr-O析出相,因此Ti元素对材料力学性能的提升作用更加明显。同时向合金中添加Ti、Zr元素会进一步提高材料的力学性能。