燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室清潔納米能源中心教授沈同德團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外科學(xué)家合作，針對(duì)奧氏體鋼強(qiáng)度偏低、輻照后易腫脹以及納米晶金屬高溫下晶粒易長(zhǎng)大等問題，創(chuàng)新性地通過界面元素偏聚及納米析出釘扎，制備出超強(qiáng)且具有優(yōu)異的熱與輻照穩(wěn)定性的塊體304L納米晶奧氏體鋼，相關(guān)研究成果于12月19日在線發(fā)表于《自然—通訊》。

    納米晶金屬的熱穩(wěn)定性通常較差，致使其高溫加工成型及應(yīng)用受到很大的限制。研究人員利用稀土鑭元素的摻雜以及高溫高壓合成技術(shù)，開發(fā)出塊體納米晶/納米析出304L奧氏體鋼，納米晶粒尺寸約40納米，納米析出尺寸約5納米，納米析出密度高達(dá)5′1023m-3。該納米晶奧氏體鋼屈服強(qiáng)度高達(dá)2500 MPa，遠(yuǎn)超粗晶304L奧氏體鋼數(shù)百M(fèi)Pa的屈服強(qiáng)度。該納米鋼具有極高的熱及輻照穩(wěn)定性。

    實(shí)驗(yàn)觀察表明，該納米鋼的超高熱穩(wěn)定性可歸因于晶界上鑭元素偏聚在熱力學(xué)方面、大量細(xì)小的納米析出釘扎在動(dòng)力學(xué)方面分別穩(wěn)定化納米晶粒兩種因素。團(tuán)簇動(dòng)力學(xué)模擬表明，該納米鋼的超高抗輻照腫脹阻力來(lái)源于納米鋼中大量的晶粒邊界，可作為缺陷捕獲陷阱大幅度降低穩(wěn)態(tài)空位濃度，進(jìn)而抑制空位的團(tuán)聚及腫脹的發(fā)生。

    相關(guān)論文信息：DOI:10.1038/s41467-018-07712-x

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