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结构材料是未来聚变堆开发应用面临的关键瓶颈问题之一,ODS钢和钒合金都因其优越的性能被认为是聚变堆结构材料的重要候选。但目前对辐照环境下ODS钢的组织稳定性尚未形成统一的结论;对钒合金的辐照损伤行为的研究还处于早期阶段。本文以12Cr-ODS钢和V-4Cr-4Ti合金为主要研究材料,采用高压电镜、离子辐照、透射电镜、纳米压痕等手段对上述问题进行了研究,主要研究内容如下:采用高压电镜原位电子辐照结合HRTEM的方法,研究了常温、300℃和500℃电子辐照下12Cr-ODS钢中纳米粒子的稳定性。使用原位HRTEM替代传统TEM双束成像的方法可以在有效识别纳米粒子的同时避免辐照诱导位错环衬度引起的干扰。结果表明大部分Y-Ti-O纳米粒子在室温电子辐照至1.52 dpa时尺寸稳定,仅有极少数发生粗化。同时可以观察到一些新的Y-Ti-O纳米粒子在辐照过程中析出。在300℃时效后的TEM样品中Y-Ti-O纳米粒子发生“球形-立方”转化,形成近似立方的YTiO3共格纳米粒子。该纳米粒子在300℃和500℃电子辐照时发生明显的粗化,且粗化速率与辐照温度正相关。在辐照损伤速率恒定的前提下弥散粒子的尺寸的三次方与辐照剂量成线性关系,证实了该纳米粒子在电子辐照下的粗化过程由Ostwald熟化机制主导。对预注入He+的12Cr-ODS钢的电子辐照实验表明He的存在会降低Y的扩散并间接提高弥散相粒子的稳定性。电子辐照处于300℃和500℃下的12Cr-ODS钢样品时,在FFT图像中出现特殊的衍射条纹。HRTEM分析表明,该衍射条纹的产生与纳米粒子/基体界面处析出物的特殊形貌有关。电子辐照过程中,纳米粒子/基体界面处的缺陷阱导致了析出相沿着界面析出、长大。动力学研究表明辐照温度为500℃时析出相的形成速率快于300℃,说明析出物的形成速率与辐照温度正相关。相比于Fe-Cr合金中的辐照析出,ODS钢中的辐照析出对氢离子的预注依存性小,不需氢离子注入来协调晶格畸变。根据HRTEM结果提出了沿共格YTi03粒子/基体界面析处的单层Cr析出和YTiO3析出两种假设并结合衍射模拟进行了分析。使用室温D+离子辐照结合纳米压痕的方法研究了 V-4Cr-4Ti合金与含纳米粒子的V-4Cr-4Ti-1.8Y-0.4Ti3SiC2合金的辐照硬化和辐照诱导位错环。结果表明V-4Cr-4Ti-1.8Y-0.4Ti3SiC2合金具有更低的辐照硬化率,发现V-4Cr-4Ti合金具有异常辐照硬化现象,即合金在辐照后的实测硬化值远高于其理论辐照硬化值。分析表明,该异常硬化与合金中Ti(CNO)析出物的尺寸变化密切相关。为了进一步验证相关结论并排除Ti3SiC2引入的C元素可能造成的干扰,使用机械合金化结合放电等离子体烧结的方法制备了一些列不同Y含量的V-4Cr-4Ti合金,并探索了改善钒合金的塑性的新方式。以Y元素作为脱氧剂,通过内氧化的方式,可以有效降低钒合金基体中过剩氧的含量,从而有效提高钒合金的塑性,脱氧产物为Y2O3和YVO4纳米粒子。通过机械合金化、放电等离子烧结等关键参数的优化,确定了制备含纳米粒子的V-4Cr-4Ti合金的最佳工艺流程:以240 rpm球磨40h球料比为10:1,烧结温度1150℃、压力40 MPa、保温5 min。针对ZrO2球磨介质,提出了烧结温度的新边界条件。离子辐照实验表明表明排除晶内Ti(CNO)析出的影响后合金的辐照硬化主要由辐照诱导位错环产生,硬化值与理论值较为接近。与普通V-4Cr-4Ti合金相比,含纳米粒子的V-4Cr-4Ti合金具有更低的位错密度和更低的辐照硬化率,但纳米粒子的存在会导致辐照后Ti元素在弥散相周围偏聚。