纳米结构氧化物弥散强化(Oxide Dispersion Strengthened,ODS)铁素体/马氏体钢作为快堆燃料包壳的重要领先候选材料,具有超高密度纳米尺度析出相、高密度的位错以及微米级的晶粒尺寸,这些特征性的微观结构使其具备优良的高温力学性能和优异的抗中子辐照能力。目前,国内外对纳米结构ODS钢的研究主要聚焦在对合金成分、机械合金化参数、热固化参数等进行优化,从而改善纳米结构ODS钢的微观结构和力学性能,而在纳米结构ODS钢的热轧制方面的研究较少。本文通过机械合金化(MA)和热等静压烧结(HIP)制备出两种不同Cr含量的含Al 和 Zr 的纳米结构 9Cr-ODS 钢(成分为 Fe-9Cr-2W-0.3Ti-0.3Y203-4.5Al-0.12Zr)和15Cr-ODS 钢(成分为 Fe-15Cr-2W-0.3Ti-0.3Y203-4.5Al-0.12Zr),然后对其进行不同轧制量热轧处理。通过EBSD、TEM、SEM等手段对材料的微观组织结构进行观察,同时对样品进行力学性能测试,研究热轧对ODS钢内部纳米析出相种类、尺寸、密度分布等微观结构和力学性能的影响,为纳米结构ODS钢的组织和性能优化的研究与应用提供理论基础。通过研究获得如下结果:(1)通过机械合金化和热等静压成形制备出的9Cr-ODS钢和15Cr-ODS钢的致密度均为98%以上,热轧可提高样品致密度到99%以上。轧制量对样品致密度影响不大。(2)热等静压态9Cr-ODS钢的平均晶粒尺寸约2.33μm,热轧50%后9Cr-ODS钢两面平均晶粒尺寸分别为0.78μm(TD面)和1.76μm(ND面),热轧可以显著细化ODS钢晶粒。在TD面晶粒沿轧制方向出现明显的拉长现象,并出现显著的立方织构(の1=0°,Φ=0°,の2=0°){0 01}<10 0>和黄铜-R织构(の1=0°,Φ=55°,の2=45°){111}<110>。(3)9Cr-ODS钢和15Cr-ODS钢中都存在大量超高密度的小尺寸(10nm以下)的斜方六面体晶系结构的Y4Zr3O12相以及正交晶系结构的Y2TiO5相等,析出相密度约为2.0x1022/m3;材料中还存在较大尺寸(10nm以上)密度相对较低的单斜晶系结构的Y4A1209析出相,其密度约为3.0x1021/m3。热轧前后较大尺寸(10nm以上)的析出相和小尺寸(10nm以下)的析出相尺寸、密度变化不明显;小尺寸析出相的密度明显高于大尺寸析出相密度。(4)热轧可以显著提高纳米ODS钢的硬度,热轧前9Cr-ODS钢的平均硬度约为375HV,热轧后三面硬度均有明显提高,而轧制量对硬度提高不明显。(5)热轧可以显著提高纳米ODS钢的抗拉强度,室温下轧态ODS钢抗拉强度比热等静压态ODS钢提高100MPa以上;热等静压态和轧态ODS钢抗拉强度都随实验温度的升高而下降;其总伸长率随温度升高先升后降,在600℃达到最高。其断裂机制随温度升高,由准解离断裂向韧窝断裂转变。轧制量对材料的抗拉强度和总伸长率等力学性能影响不明显。相较其他ODS钢,添加Al和Zr元素的纳米ODS钢在强度没有降低的同时,可以明显改善其塑性,提高总伸长率,具有优异的力学性能。