基于EFTEM表征的Al含量对18Cr-ODS钢的相分离行为影响研究

Al添加高铬ODS钢有优异的蠕变强度、抗氧化性能、抗腐蚀性能、耐辐照性能及核燃料相容性,是先进核能系统和轻水堆的抗事故燃料的最有希望的候选包壳材料之一。在高温环境长期服役时,Al添加高铬ODS钢有可能由于发生Fe-Cr相分离而遭受热时效硬化和/或热时效脆化。本研究通过能量过滤透射电子显微学(Energy-filtered transmission electron microscopy, EFTEM)技术研究了Al含量(5~9 wt.%)对18Cr-ODS钢在经过475℃和9000 h热时效后的Fe-Cr相分离行为的影响。18Cr-5Al (wt.%)和18Cr-7Al (wt.%) ODS钢中发生了显著的Fe-Cr相分离,形成了大量的富铬相(α’相),并发现大量有核-壳结构粒子。18Cr-9Al (wt.%) ODS钢中未发现α′相与核-壳结构,这表明当Al的添加量为9 wt.%时,可完全抑制18Cr-ODS钢中的Fe-Cr相分离。根据所得结果简要讨论了核-壳结构形成机制。