石墨烯纳米片增强ODS钢复合材料的制备及其拉伸性能

曹书光，王辉，周张健

(1.北京科技大学材料科学与工程学院，北京，100083；2.中国核动力研究院燃料与材料科学技术实验室，四川成都，610041；3.成都大学机械工程学院，四川成都，610106)

近年来，裂变堆材料研究主要集中在耐事故轻水堆和第四代先进铅铋堆的结构材料和燃料包壳材料方面[1−4]。FeCrAl 合金具有优异的抗高温氧化、耐腐蚀和抗辐照性能，已成为最有广阔前景的容错燃料(ATF)包壳材料之一，但较低的高温强度和较低的导热系数成为制约其进一步应用的主要因素。采用具有优异的高温稳定性和抗辐照稳定性的Y2O3进行弥散强化(ODS 化)可以在保持基体合金优异性能的同时提高FeCrAl 合金的高温强度和抗辐照性能。但是，在高强度材料强度提高的同时往往伴随着塑韧性降低。此外，由于ODS FeCrAl 合金具有非常细小的晶粒组织，其导热系数比类似的熔炼钢的低，因此，通过成分设计及工艺处理提高其高温强韧性及传热能力是一个重要的研究课题。在基体中引入具有优异热物理性能的增强相是提高基体材料强韧性和导热能力最常用的方法[5]。增强相自身的性能和它与基体的协同作用是影响复合材料整体性能的重要因素[6]。由碳基纳米材料增强的金属基复合材料(MMCs)引起了科技工作者极大的兴趣[7−10]。

石墨烯(graphene)具有优异的机械强度和导热性，其作为增强相能显著提高金属基复合材料的机械性能和热性能，在金属基复合材料领域的应用得到了广泛关注[11−15]。此外，机械合金化是分散石墨烯的一种有效工艺。……