新型钼合金可用于外太空核反应堆

1. 新型钼合金可用于外太空核反应堆

近期，中科院合肥研究院固体所内耗与固体缺陷研究部与中国核动力研究设计院合作在高性能钼合金研究方面取得新进展。与普通钼合金相比，该高性能钼合金具有更为出色的综合性能，主要体现在室温塑性更高、高温强度更好、抗辐射能力更强、再结晶脆性更小等，因而更适合应用于外太空核反应堆中。
     
 空间核反应堆具有环境适应性好、功率覆盖范围广、结构紧凑以及大功率条件下质量功率比小等优点，在大功率地球轨道卫星、深空探测以及月球行星基地供电等方面具有广阔的应用前景。不过，空间堆中的包壳及堆芯结构材料面临高温、中子辐照及液态碱金属腐蚀等苛刻环境，是制约空间堆技术发展的瓶颈之一。
  
 难熔金属钼及其合金由于高熔点、高热导率、生物相容性好等优点，成为空间堆的关键候选材料之一，但是纯钼仍存在室温塑性欠佳、高温强度低、再结晶脆性大和耐辐照性能不佳等问题。
  
 为了解决上述的问题，研究团队通过纳米碳化物弥散、细晶强化和晶界净化的方法来提升钼合金的综合性能。研究团队通过粉末冶金法和高温旋锻制备了室温及高温下均具有优异力学性能的纳米结构钼——碳化锆合金。该纳米结构合金的室温抗拉强度达928兆帕和延伸率为34.4%，分别比普通钼钛锆合金提高了26%和100%；在1000 时，其抗拉强度达到562兆帕，比纯钼提高50%以上；在1200 时，其抗拉强度比氧化物弥散强化钼的提高一倍以上，同时保持优良塑性。此外，该合金的再结晶温度比纯钼提高约400 ，具有优异的高温稳定性。
     
 该研究成果以“Excellent high-temperature strength and ductility of the ZrC nanoparticles dispersed molybdenum”为题，发表在金属材料顶级期刊Acta Materialia上。