王佳喜等：外加Y2TiO,纳米粒子对CLAM钢夹杂物的影响 25· 断口形貌.由图可以看出，各炉钢的冲击断口形貌 差异非常明显.未添加Y2T2O,的1#钢断口由代 表脆性的解理面和代表韧性的韧窝组成，各解理 面之间以撕裂岭相连，这种断裂方式为准解理断 裂+韧窝断裂的混合断裂2-2)：2#钢的断口则显示 500nm 了较大的不同，断口呈现出明显的多面体形貌，在 多个界面相交处可清楚地看到三重结点，这种断 图63#钢拉伸断口第二相粒子形貌及成分 口特征属于典型的沿晶断裂2,3#钢断口非常平 Fig.6 Particle morphology and composition of second-phase particles in the tensile fracture of 3#steel 坦，断口由众多解理面组成，在每个解理面上显示 出明显的河流花样，这种断裂为典型的解理断裂 2.3.2冲击断口 以上分析结果与冲击功测试结果相符，1#、2#和 图7为不同Y2TO2添加量下钢的室温冲击 3#钢的冲击功逐级增大 20μm 20μm 20μm 图7不同Y2Ti2O2添加量下钢的室温冲击断口形貌 Fig.7 Fracture morphology of steel at room temperature under different Y,Ti,O,additions 3实验结论 Mater,2002,307-311:769 [4]Tan L,Hoelzer D T,Busby J T,et al.Microstructure control for (1)夹杂物结果显示，1#钢中夹杂物的尺寸为 high strength 9Cr ferritic-martensitic steels.Nuc/Mater,2012, 0.5um左右，呈单一球状，其主要成分是O、Mn、Ta 422(1-3):45 和Cr.2#和3#钢中夹杂物的尺寸为0.5~1.5m,其 [5]Schaublin R,Ramar A,Baluc N,et al.Microstructural 形貌近球形，成分为Y-Ti-O-Mn-C-TaW-V-Cr-Fe, development under irradiation in European ODS ferritic/ 外加的Y2Ti,O,粒子使得钢中夹杂物改性变质为 martensitic steels.J Nucl Mater,2006,351(1-3):247 [6]Qiu G X.Zhan D P.Li C S,et al.Effects of yttrium on 稀土氧化物的复合夹杂类型 microstructure and properties of reduced activation ferritic- (2)当Y2Ti207粒子添加量为0.5%时，3#钢强 martensitic steel.Mater Sci Technol,2018,34(16):2018 度为1356MPa,伸长率和断面收缩率分别为13.44% [7] Zhan D P,Qiu G X,Jiang Z H,et al.Effect of yttrium and titanium 和63.15%，即3#钢在保证强度的同时，还具有很好 on inclusions and the mechanical properties of 9Cr RAFM steel 的塑性 fabricated by vacuum melting.Steel Res Int,2017,88(12): (3)在Y2Ti2O2粒子的CLAM钢部分拉伸断口韧 1700159 窝中分布着第二相粒子，其尺寸为≤1um,呈球状， [8]Ratti M,Leuvrey D,Mathon M H,et al.Influence of titanium on nano-cluster (Y,Ti,O)stability in ODS ferritic materials.J Nucl 其成分较为复杂，主要为Y-Ti-O-C-Ta-W相. Mater,2009,386-388:540 [9]Wang L,Guo P M,Zhao P,et al.Thermodynamic and 参考文献 experimental study of C-S system and C-S-Mo system.Vacutn, [1]Klueh R L,Ehrlich K,Abe F.Ferritic/martensitic steels:promises 2018.152:330 and problems.J Nucl Mater,1992,191-194:116 [10]Gu C,Zhao L H,Gan P.Revolution and control of Fe-Al-Ti-O [2]Qiu G X,Zhan D P,Li C S,et al.Effect of Y/Zr ratio on inclusions compound oxide inclusions in ultralow-carbon steel during and mechanical properties of 9Cr-RAFM steel fabricated by refining process.Chin J Eng,2019,41(6):757 vacuum melting.J Mater Eng Perform,2019,28(2):1067 (顾超，赵立华，甘鹏.超低碳钢精炼过程中Fe-A-Ti-O类复合 [3]Lindau R,Moslang A,Schirra M,et al.Mechanical and 氧化物夹杂的演变与控制.工程科学学报，2019,41(6)：757) microstructural properties of a hipped RAFM ODS-steel.Nucl [11]Chang L Z,Gao G,Zheng F Z,et al.Effect of rare earth and2.3.2    冲击断口 图 7 为不同 Y2Ti2O7 添加量下钢的室温冲击 断口形貌. 由图可以看出，各炉钢的冲击断口形貌 差异非常明显. 未添加 Y2Ti2O7 的 1#钢断口由代 表脆性的解理面和代表韧性的韧窝组成，各解理 面之间以撕裂岭相连，这种断裂方式为准解理断 裂+韧窝断裂的混合断裂[22−23] ；2#钢的断口则显示 了较大的不同，断口呈现出明显的多面体形貌，在 多个界面相交处可清楚地看到三重结点，这种断 口特征属于典型的沿晶断裂[24] ；3#钢断口非常平 坦，断口由众多解理面组成，在每个解理面上显示 出明显的河流花样，这种断裂为典型的解理断裂[25] . 以上分析结果与冲击功测试结果相符，1#、2#和 3#钢的冲击功逐级增大. 3    实验结论 （1）夹杂物结果显示，1#钢中夹杂物的尺寸为 0.5 μm 左右，呈单一球状，其主要成分是 O、Mn、Ta 和 Cr. 2#和 3#钢中夹杂物的尺寸为 0.5～1.5 μm，其 形貌近似球形，成分为Y–Ti–O–Mn–C–Ta–W–V–Cr–Fe， 外加的 Y2Ti2O7 粒子使得钢中夹杂物改性变质为 稀土氧化物的复合夹杂类型. （2）当 Y2Ti2O7 粒子添加量为 0.5% 时，3#钢强 度为 1356 MPa，伸长率和断面收缩率分别为 13.44% 和 63.15%，即 3#钢在保证强度的同时，还具有很好 的塑性. （3）在 Y2Ti2O7 粒子的 CLAM 钢部分拉伸断口韧 窝中分布着第二相粒子，其尺寸为≤1 μm，呈球状， 其成分较为复杂，主要为 Y–Ti–O–C–Ta–W 相. 参    考    文    献 Klueh R L, Ehrlich K, Abe F. Ferritic/martensitic steels: promises and problems. J Nucl Mater, 1992, 191-194: 116 [1] Qiu G X, Zhan D P, Li C S, et al. Effect of Y/Zr ratio on inclusions and  mechanical  properties  of  9Cr-RAFM  steel  fabricated  by vacuum melting. J Mater Eng Perform, 2019, 28（2）: 1067 [2] Lindau  R,  Möslang  A,  Schirra  M,  et  al.  Mechanical  and microstructural  properties  of  a  hipped  RAFM  ODS-steel. J Nucl [3] Mater, 2002, 307-311: 769 Tan L, Hoelzer D T, Busby J T, et al. Microstructure control for high  strength  9Cr  ferritic-martensitic  steels. J Nucl Mater,  2012, 422（1-3）: 45 [4] Schäublin  R,  Ramar  A,  Baluc  N,  et  al.  Microstructural development  under  irradiation  in  European  ODS  ferritic/ martensitic steels. J Nucl Mater, 2006, 351（1-3）: 247 [5] Qiu  G  X,  Zhan  D  P,  Li  C  S,  et  al.  Effects  of  yttrium  on microstructure  and  properties  of  reduced  activation  ferritic￾martensitic steel. 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Chin J Eng, 2019, 41（6）: 757 （顾超, 赵立华, 甘鹏. 超低碳钢精炼过程中Fe–Al–Ti–O类复合 氧化物夹杂的演变与控制. 工程科学学报, 2019, 41（6）：757） [10] [11] Chang  L  Z,  Gao  G,  Zheng  F  Z,  et  al.  Effect  of  rare  earth  and Element mass fraction/% O Ti Y Mn C Ta W V Cr Fe 11.65 7.54 8.94 2.02 3.50 44.61 3.81 0.75 2.07 15 500 nm 图 6    3#钢拉伸断口第二相粒子形貌及成分 Fig.6    Particle morphology and composition of second-phase particles in the tensile fracture of 3# steel 1# 20 μm 2# 20 μm 3# 20 μm 图 7    不同 Y2Ti2O7 添加量下钢的室温冲击断口形貌 Fig.7    Fracture morphology of steel at room temperature under different Y2Ti2O7 additions 王佳喜等： 外加 Y2Ti2O7 纳米粒子对 CLAM 钢夹杂物的影响 · 25 ·