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用于外太空核反应堆的高强韧钼合金研制成功

2022-02-25 23:17     来源:环球科学     中子辐照 太空核反应堆 航天航空

空间核反应堆在大功率地球轨道卫星、深空探测等方面具有广阔的应用前景,但空间堆中的材料需要具备耐高温、中子辐照等苛刻条件的性能。钼及其合金具有高熔点、高热导率等优点,是空间堆的关键候选材料,但纯钼存在室温塑性低、高温强度不足等问题。近日,一项发表于Acta Materialia的研究研制出一种高强韧钼合金,与此前报道的同类材料相比具有明显的力学和抗辐照性能优势。

棒状、板状和管状钼-碳化锆合金。图片来源:Jing Ke

研究人员通过粉末冶金法和高温旋锻,在钼原子间插入了碳化锆颗粒,形成了钼-碳化锆合金。碳化锆是一种高熔点、高强度的碳化物,可用于提高材料界面的强度和高温稳定性。另外,界面上的间隙氧会显著降低材料的强度和延展性,而碳化锆颗粒能吸收杂质氧,因此有利于改善晶界的稳定性和韧性。经测试发现,该合金的室温抗拉强度达928MPa、延伸率为34.4%,比工业中广泛应用的钛锆钼合金分别提高26%和一倍以上。此外,在1200℃高温下,钼-碳化锆合金的抗拉强度比氧化物强化后的钼提高一倍以上。

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