D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2013.05.006 第35卷第5期 北京科技大学学报 Vol.35 No.5 2013年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2013 氧化物弥散强化钢的强化机理 郭丽娜)四，胡本芙2)，刘安强)，贾成厂2，李慧英2) 1)中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所，北京102413 2)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:guoln'702@yahoo,com.cn 摘要采用粉末冶金法制备出成分为Fe12.5Cr-2.5W-0.4Ti-0.02V-0.4Y203(12Cr-0DS,质量分数，%)的铁素体钢. 通过电镜观察及力学性能测试等手段研究了12C-ODS铁素体钢的组织与性能，并定量计算了不同强化机制对合金屈 服强度的贡献.电镜观察发现12Cr-ODS钢为等轴的铁素体组织，平均晶粒尺寸为1.5um,不同尺寸氧化物在基体中均 匀分布，力学性能测试结果表明12Cr-ODS钢具有优异的室温拉伸性能，屈服强度达到738MPa.合金主要强化机制为 氧化物弥散强化、氧化物弥散强化钢加工强化、热错配位错强化和晶界强化机制，各种强化机制计算得到的理论屈服强 度为750MPa,与实测值吻合较好 关键词铁素体钢：氧化物：强化：组织：拉伸性能：粉末治金 分类号TG142.23:TL341 Strengthening mechanisms of oxide dispersion strengthened steel GU0Li-na)☒，HU Ben-f2),LIU An-qiang2）,JIA Cheng-chang2),LI Hui--ying2） 1)Department of Reactor Engineering Research and Design,China Institute of Atomic Energy,Beijing 102413,China 2)School of Material Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:guoln702@yahoo.com.cn ABSTRACT An oxide dispersion strengthened (ODS)ferritic steel with the nominal composition of Fe-12.5Cr- 2.5W-0.4Ti-0.02V-0.4Y203(designated 12Cr-ODS,by mass)was produced by powder metallurgy.Its microstructure and mechanical properties were investigated by scanning electron microscopy (SEM),transmission electron microscopy (TEM),and mechanical properties testing.Quantitative calculations were performed to find out the contribution of different strengthening mechanisms to the yield strength of the steel.SEM and TEM observations show that the steel exhibits equiaxed ferritic grains,its average size is 1.5 um,and oxide particles of different sizes appear quite homogeneously distributed in the matrix.Tensile testing results indicate that the steel has superior tensile strength with the high yield strength of 738 MPa at room temperature.Orowan strengthening,work hardening effect of reinforced particles,dislocation strengthening by thermal expansion mismatch,and grain boundary strengthening are the main strengthening mechanisms of the steel.The theoretical yield strength is 750 MPa,which is in good agreement with the experimental data. KEY WORDS ferritic steel;oxides:strengthening;microstructure;tensile properties;powder metallurgy 氧化物弥散强化(ODS)铁素体钢是利用高熔正在推进，要求燃料包壳管的使用温度必须提高， 点的Y2O3氧化物弥散强化铁素体钢，并通过合 锆管和奥氏体不锈钢管都不能满足工况要求，开 理的工艺技术控制组织.该钢种高温蠕变性能好，发优良的高强度氧化物弥散强化铁素体钢是其关 辐照肿胀率低，具有低放射性，被公认为是最有 键[1-3， 希望的核电站燃料包壳管候选材料.未来第四代 采用机械合金化法制备的氧化物弥散强化铁 超临界水型反应堆(Generation IV)的国际合作 素体钢由于基体中弥散分布着细小的氧化物而具有 收稿日期：201201-23 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2007CB209800)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 氧化物弥散强化钢的强化机理 郭丽娜 `回, 胡本芙 , 刘安 强, , 贾成厂 , 李慧英, 中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所 , 北京 北京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 困 通信作者 , ￡ ￡ 摘 要 采用粉末冶金法制备出成分为 一 一 一 一 一 一 , 质量分数 , 的铁素体钢 通过电镜观察及力学性 能测试等手段研究了 卜 铁素体钢的组织与性能 , 并定量计算了不同强化机制对合金屈 服强度的贡献 电镜观察发现 一 钢为等轴的铁素体组织 , 平均晶粒尺寸为 协 , 不同尺寸氧化物在基体中均 匀分布 力学性能测试结果表明 一 钢具有优异的室温拉伸性能 , 屈服强度达到 合金主要强化机制为 氧化物弥散强化 、氧化物弥散强化钢加工强化 、热错配位错强化和晶界强化机制 , 各种强化机制计算得到的理论屈服强 度为 , 与实测值吻合较好 关键词 铁素体钢 氧化物 强化 组织 拉伸性能 粉末冶金 分类号 ` 石、一 ` 网 , 万 刀 一 , 石, 。一。、 , 剧 以 。一。人 。“ , 五了执 一、、 , , , , 盯 , , 困 , 一 , ￡ , 一 一 一 一 一 , 饰 , , , 即 , , , , 飞 , 协 , 一 , , , , , 一 氧化物弥散强化 铁素体钢是利用高熔 正在推进 , 要求燃料包 壳管 的使用温度必须提高 , 点 的 氧化物弥散强化铁 素体钢 , 并通过合 错管和奥 氏体不锈钢管都不能满足工况要求 , 开 理 的工艺技术控制组织 该钢种高温蠕 变性 能好 , 发优 良的高强度氧化物弥散强化铁素体钢是其 关 辐照肿胀率低 , 具有低 放射性 , 被公认为是最有 键 卜 , 希望的核 电站燃料包 壳管候选材料 未来第 四代 采用机械合金化法制备 的氧 化物弥散强化铁 超 临界水 型反应堆 的国际合作 素体钢由于基体中弥散分布着细小的氧化物而具有 收稿 日期 一 一 基金项 目 国家重点基础研究发展计划资助项 目 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2013.05.006