准备核聚变堆候选材料 中国低活化马氏体钢制备成功

毕伟 刘言

2010年02月22日09:55  来源:《科学时报》

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  近日,中国科学院金属研究所研究员杨柯和单以银领导的先进钢铁结构材料课题组与国内特钢企业合作,成功完成了中国低活化马氏体(China Low Activation Martensite,CLAM)的吨级规模冶炼,吨级CLAM钢铸锭的化学成分均匀性好,达到成分设计要求。

  CLAM钢是具有中国自主知识产权的未来核聚变堆用先进包层结构的重要候选材料。实验室小规模冶炼的CLAM钢的性能已达到国际同类钢种的先进水平,如欧洲的Eurofer97、日本的F82H,以及美国的9Cr2WVTa等。然而未来核聚变堆中结构模块的体积大,因此需要低活化钢达到大规模的吨级冶炼,这是其最终能否应用于未来核聚变堆的关键问题之一。目前,欧洲和日本已实现各自钢种的吨级规模冶炼,如欧洲已成功完成了3.5吨级Eurofer97钢的冶炼,日本也正在进5吨级F82H钢的冶炼,其成分控制和性能水平均在不断完善中。

  中科院金属所先进钢铁结构材料课题组自2004年以来,一直与中科院等离子物理研究所合作,开展CLAM钢的研究工作。相继完成了十余炉25公斤级CLAM钢的实验室规模冶炼,在CLAM钢的主合金化元素和活化元素的控制以及钢的纯净化方面积累了丰富经验,在2006年进一步完成了500公斤级CLAM钢的冶炼,其成分控制和力学性能均达到同期国外同类钢种的先进水平。通过对前期工作的积累和总结,2009年11月,课题组与国内特钢企业成功地完成了CLAM钢的吨级规模冶炼,吨级CLAM钢铸锭的化学成分均匀性好,铸锭中对Ni、Cu、Al等活化元素均较好地控制在0.01%以下的低水平。锻造和热处理后,钢的力学性能达到设计指标要求。目前,吨级CALM钢已被加工成各类尺寸型材,用于进未来核聚变反应堆用先进包层结构材料的模拟实验研究。

  吨级CLAM钢的制备成功,使我国在核聚变堆用低活化钢方面的研究真正达到了国际先进水平,可大大地推动中国核聚变堆的研究进程,增强我国在国际热核聚变反应堆(ITER计划)研究中的竞争优势。

(责任编辑:王太拓(实习))
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