本文以15Cr-ODS 钢为研究对象，将金属粉末经 50 小时机械合金化后热等静压固化成型，对材料进行微观组织分 析和力学性能检测。从而讨论Zr 的添加对含铝的15Cr-ODS钢微观组织和力学性能的影响 。

本文采用机械合金 化法产生了 成 分 为 （ wt% ） Fe-15Cr-4.5Al-2W-0.3Y2O3 和 Fe-15Cr-4.5Al-2W-0.3Zr-0.3Y2O3 的两种合金粉，通

过热等静压固化成型，制备出含 Zr 和无 Zr 的两种 15Cr-ODS 钢。对两种 ODS 钢，采用阿基米德法测量了致密度，利用透射电子显微镜研究了微观结构，包括纳米析出相，测量了显微硬度和室温到 700℃的拉伸性能，分析了 Zr 的添加对含 Al 的 15Cr ODS 钢微观组织及力学性能的影响，结论如下：

（1）经过热等静压成型，无 Zr 和含 Zr ODS 钢致密度都达到 98%以上。

（2）含 Zr 与无 Zr 的 15Cr-ODS 相比，晶粒明显细化。

（3）无 Zr 的 ODS 钢中纳米析出相的密度为 3.2×10 22/m3，含 Zr 的 ODS 钢中析出相的密度增加到 8.9×10 22/m3；含 Zr ODS 钢室温极限抗拉强度为1050MPa。同时 Zr 的添加也显著增加了 ODS 钢的塑性。

本文研究目的

本文以超临界压水堆包层候选结构材料-纳米结构 ODS 铁素体钢为研究对象，通过机械合金化和热等静压法制备无 Zr（Fe-15Cr-4.5Al-2W-0.3Ti-0.3Y2O3） 和含 Zr（Fe-15Cr-4.5Al-2W-0.3Zr-0.3Y2O3）（wt%）15Cr-ODS 铁素体为基础，通过 SEM、TEM、致密度、拉伸测试及显微硬度测定等手段研究 Zr 对 15Cr-ODS 钢的力学性能、微观组织等的影响。

本文以超临界压水堆包层候选材料—纳米结构 ODS 钢为研究对象，采用机械合金化和热等静压方法制备了无 Zr （ Fe-15Cr-4.5Al-0.3Y2O3 ）和含Zr(Fe-15Cr-4.5Al-2W-0.3Zr-0.3Y2O3)15Cr-ODS 钢。应用阿基米德原理测量试样的密度，采用 TEM 对无 Zr 和含 Zr 的 15Cr-ODS 钢的微观组织和析出形貌进行表征，测试材料的强度，在扫描电镜下对拉伸断口进行了观察。两组样品的测试结果对比分析后得出如下结论：

（1）经过热等静压成型，两种合金粉末所制备的 15Cr-ODS 钢致密度分别为

98.6%和 99.5%，致密度良好。

（2）Zr 的添加显著明显细化 ODS 钢的晶粒尺寸，晶粒的平均尺寸约为 1.8μm。对加 Zr 的 ODS 钢而言，晶粒的平均尺寸约为 1μm。

（3）无 Zr 的 ODS 钢中纳米析出相的密度为 3.2×10 22/m3，合金中存在尺寸大于5nm 的Y4Al2O9(YAM)的析出相,含Zr 的ODS 钢中析出相密度增加到8.9×10 22/m3。合金中存在 3-5nm 析出相主要为 Y4Zr3O12。

（4）含Zr 的 15Cr-ODS 钢的硬度由359HV 提高到440HV，并且含Zr 的15Cr-ODS钢在室温和高温拉伸试验中均表现出较高的强度，在室温、500℃、700℃的极限抗拉强度分别为 1150MPa、621MPa、336MPa，说明 Zr 的添加引起纳米析出相密度的增加和晶粒尺寸的细化对力学性能影响显著。