中文摘要：

机械合金化和粉末冶金技术制备的纳米结构ODS钢具有超高密度的纳米尺度富Y-Ti-O析出强化相和位错，及微细的晶粒尺寸，使材料具备了优异的高温力学性能和高抗中子辐照及抗氦胀能力，成为聚变堆第一壁领先候选材料和近几年来国际研究热点。目前问题是对其特征性微观结构的形成机制、演化过程缺乏了解，对纳米析出相的组成、特征和形成条件众说纷纭。拟以中国聚变堆候选结构材料低活马氏体（CLAM）钢为基础，探索制备ODS-CLAM钢的工艺因素对其微观结构的形成与演化的影响，特别是机械合金化和热固体化工艺参数、Y2O3和金属Ti的含量和比例、工艺导入的氧含量等对晶粒和晶界、位错结构、氧化物固溶过程和纳米尺度富Y-Ti-O相析出和演化的影响，建立工艺参数与微观结构的相应关系及其微观结构与温度稳定性、关键力学性能和He泡分布特征的关系，提供ODS钢微观结构形成与演化的基本图像，为ODS钢的构建和性能优化提供基础数据。

结论摘要：

纳米结构ODS钢系统地研究了机械合金化和热固体化参数对合金粉末的形态、结构、固溶、晶粒尺寸及微观结构的影响，确定了最佳机械合金化和热固体化参数。通过机械合金化（MA）和热等静压（HIP）/放电等离子体烧结（SPS）方法制备出具有不同组织特征的9Cr纳米结构ODS钢。HIP-ODS钢中形成超高密度（~3.7x10^23/m^3）纳米尺寸（~2-5nm）的富Y-Ti-O纳米团簇，高密度的位错和亚微米级的晶粒（平均晶粒尺寸~386nm）。除超高密度的富Y-Ti-O纳米团簇外，还有极少量Y2Ti2O7相和一些富CrMnTiO相。SPS-ODS钢中晶粒成双峰分布，包括超细晶粒（~100-200nm）和微米级的晶粒（~几个微米）。两种晶粒中都形成超高密度的富Y-Ti-O纳米团簇(~8x10^22/m^3)，超细晶粒中纳米析出相的尺寸~3-5nm，大晶粒中的纳米析出相除了小析出相(3-5nm)外，还有稍大的析出相（20-30nm）。两种纳米结构ODS钢中的富Y-Ti-O纳米团簇在短时高温测试中显示了良好的热稳定性。两种样品在400℃注入4×10^17 /cm^2的He。TEM研究显示HIP-ODS钢样品中He泡尺寸明显小于SPS-ODS钢，同时SPS-ODS钢中超细晶粒区的He泡尺寸小于大晶粒区的He泡尺寸。这与不同材料中纳米析出相的尺寸和密度差异有关，说明纳米析出相的尺寸、密度等特征显著影响材料的抗He泡形成能力。所制备材料的室温-650℃的抗拉强度优于Eurfor ODS钢。