氧化物弥散强化（ODS）钢具有高强度、抗辐照和耐高温特性，是第四代裂变堆和未来聚变堆主要的 核心候选结构材料之一。氧化物/基体界面与位错、晶界及辐照点缺陷相互作用，对力学及抗辐照性能有至 关重要的影响。研究表明复杂氧化物（如 Y2Ti2O7）与铁素体基体保持特定的取向关系和共格/半共格界面 结构。然而，有两个关键问题没有得到解决：第一，氧化物的析出发生在高温奥氏体区域，而目前的分析 集中于分析氧化物与铁素体基体的取向关系，难以阐明氧化物/基体取向关系及特定界面结构的形成机理； 第二，目前的分析依赖于高分辨率透射电镜（HRTEM），只针对极少的纳米氧化物进行界面分析，难以获 得界面处应力分布的统计性结果。本研究的目标为通过建立 TEM 衍衬成像与界面应变的对应关系，实现 奥氏体 ODS 钢中纳米氧化物界面上的应变分布的快速统计分析。 本研究以 TEM 为主要分析手段，基于 Ashby-Brown 共格颗粒衍衬成像机理，建立了纳米氧化物半共 格界面的衍衬分析方法，分析了奥氏体 ODS 钢中的 Y2Ti2O7纳米氧化物与基体的取向关系及界面结构。 结果表明，奥氏体中 95%以上的 Y2Ti2O7纳米氧化物与基体具有同一取向关系和半共格界面结构，纳 米氧化物择优在奥氏体{200}面上析出。同时，界面处的应力分布依赖于不同的晶体学取向。界面处错配位 错的存在，使得方向的界面应变从理论预期的 9.5%降低为 4.6%。半共格关系及界面应变的变化将对 ODS 钢的宏观性能产生显著影响。例如，半共格 Y2Ti2O7 纳米氧化物对奥氏体晶界的钉扎强度为相同尺寸非共 格纳米氧化物的 2 倍，可以使奥氏体钢获得稳定的超细晶组织（平均晶粒尺寸~260 nm）。 本研究对于建立 ODS 钢微观组织与宏观性能之间的关系，以及通过纳米氧化物分布优化和界面结构设 计来提高 ODS 钢的力学及抗辐照性能，具有指导意义。
长沙市工商行政管理局