科技日報記者 吳長鋒
記者24日從中科院合肥物質(zhì)科學研究院了解到，該院固體所內(nèi)耗與固體缺陷研究部與中國核動力研究設(shè)計院合作，研制出一種高性能鉬合金，為其在先進核能系統(tǒng)和航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在金屬材料頂級期刊《Acta材料》上。
空間核反應(yīng)堆具有環(huán)境適應(yīng)性好、功率覆蓋范圍廣、結(jié)構(gòu)緊湊以及大功率條件下質(zhì)量功率比小等突出優(yōu)點，在大功率地球軌道衛(wèi)星、深空探測以及月球行星基地供電等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。空間堆中的包殼及堆芯結(jié)構(gòu)材料面臨高溫、中子輻照及液態(tài)堿金屬腐蝕等苛刻服役環(huán)境，是制約空間堆技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。鉬及其合金由于高熔點、高熱導率、與堿金屬相容性好等優(yōu)點，是空間堆關(guān)鍵候選材料，但純鉬存在室溫塑性低、高溫強度不足、再結(jié)晶脆性和輻照脆化等問題。
研究團隊提出通過納米碳化物彌散、細晶強化和晶界凈化來協(xié)同提升鉬合金綜合性能的研究思路。研究團隊通過粉末冶金法和高溫旋鍛制備了室溫及高溫下均具有優(yōu)異力學性能的納米結(jié)構(gòu)鉬-一碳化鋯合金。該納米結(jié)構(gòu)合金的室溫抗拉強度達928MPa、延伸率為34.4%，比工業(yè)中廣泛應(yīng)用的TZM合金分別提高26%和一倍以上；在1000℃時，鉬-一碳化鋯合金的抗拉強度達到562兆帕，比純鉬、其他納米結(jié)構(gòu)合金提高50%以上。在1200℃高溫下，鉬-一碳化鋯合金的強度優(yōu)勢更為顯著，其抗拉強度比氧化物彌散強化鉬提高一倍以上，同時保持優(yōu)良塑性。此外，該合金的再結(jié)晶溫度比純鉬提高約400℃，具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性。
研究結(jié)果表明，納米結(jié)構(gòu)鉬-一碳化鋯合金在室溫及高溫下均具有優(yōu)異的強韌性，與已報道的同類材料相比具有明顯優(yōu)勢?！ ?ensp;
（中科院合肥研究院供圖）
關(guān)鍵詞： 核反應(yīng)堆
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