【摘 要】
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铁素体ODS钢被认为是下一代先进核能系统用结构材料，其主要特点是基体包含大量弥散分布的Y-Ti-O纳米团簇和大量晶界。Y-Ti-O团簇与基体之间共格或半共格界面结构和晶界不仅能
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铁素体ODS钢被认为是下一代先进核能系统用结构材料，其主要特点是基体包含大量弥散分布的Y-Ti-O纳米团簇和大量晶界。Y-Ti-O团簇与基体之间共格或半共格界面结构和晶界不仅能与位错相互作用提高合金强度而且能作为辐照中产生的点缺陷愈合中心，同时界面结构还能通过捕获氢、氦来抑制辐照空洞和肿胀。为理解晶界在Y-Ti-O团簇形核中作用和氢在界面捕获的机制，主要的研究内容和结论如下: (1)根据9CrTi钢晶界元素分布3DAP实验结果，以重位点阵∑5(310)[001]晶界为研究对象，研究发现氧元素倾向于占据晶界中间隙位置，氧与铁之间p-d轨道杂化形成化学键，稳定了晶界，提高了晶界强度。 (2)Ti-O纳米团簇以晶界中氧为核心形核长大，Ti元素的添加能稳定团簇，晶界附近空位形成能比BCC-Fe中低，两者共同作用增加Ti-O纳米团簇在晶界中形核位点，有利于团簇在晶界中形核，晶界中Cr元素也对团簇稳定性有影响，计算表明晶界中最稳定的纳米团簇结构为Cr-4Ti-O。 (3) Y2Ti2O7/BCC-Fe界面附近Fe的空位形成能比BCC-Fe基体中低，说明界面附近吸收空位;氧化物Y2TiO5、Y2Ti2O7间隙能促进氢粒子形核为氢气，氢原子倾向于占据Y2Ti2O7/BCC-Fe界面中Fe相一侧，进一步证实了氢原子容易固溶于间隙电荷密度较高的间隙位置。研究表明，ODS钢中的氢原子会优先被氧化物沉淀相与基体间界面所吸收，ODS钢中弥散析出的大量纳米氧化物与基体间界面结构，客观上实现了氢原子的有效分散，并能够将氢团簇稳定在更细小的尺度，以此作为辐照离位损伤缺陷的自愈合点，从而使ODS钢拥有优越的耐辐照损伤性能。
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