新型鉬合金可用于外太空核反應堆

近期，中科院合肥研究院固體所內耗與固體缺陷研究部與中國核動力研究設計院合作在高性能鉬合金研究方面取得新進展。與普通鉬合金相比，該高性能鉬合金具有更爲出色的綜合性能，主要體現在室溫塑性更高、高溫强度更好、抗輻射能力更强、再結晶脆性更小等，因而更適合應用于外太空核反應堆中。

空間核反應堆具有環境適應性好、功率覆蓋範圍廣、結構緊凑以及大功率條件下質量功率比小等優點，在大功率地球軌道衛星、深空探測以及月球行星基地供電等方面具有廣闊的應用前景。不過，空間堆中的包殼及堆芯結構材料面臨高溫、中子輻照及液態鹼金屬腐蝕等苛刻環境，是制約空間堆技術發展的瓶頸之一。

難熔金屬鉬及其合金由于高熔點、高熱導率、生物相容性好等優點，成爲空間堆的關鍵候選材料之一，但是純鉬仍存在室溫塑性欠佳、高溫强度低、再結晶脆性大和耐輻照性能不佳等問題。

爲了解决上述的問題，研究團隊通過納米碳化物彌散、細晶强化和晶界淨化的方法來提升鉬合金的綜合性能。研究團隊通過粉末冶金法和高溫旋鍛製備了室溫及高溫下均具有優异力學性能的納米結構鉬——碳化鋯合金。該納米結構合金的室溫抗拉强度達928兆帕和延伸率爲34.4%，分別比普通鉬鈦鋯合金提高了26%和100%；在1000℃時，其抗拉强度達到562兆帕，比純鉬提高50%以上；在1200℃時，其抗拉强度比氧化物彌散强化鉬的提高一倍以上，同時保持優良塑性。此外，該合金的再結晶溫度比純鉬提高約400℃，具有優异的高溫穩定性。

該研究成果以“Excellent high-temperature strength and ductility of the ZrC nanoparticles dispersed molybdenum”爲題，發表在金屬材料頂級期刊Acta Materialia上。

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