钼合金这种具有高强度、高韧性和耐高温的合金，应用越来越广泛。近日，中科院合肥研究院官网称，固体所内耗与固体缺陷研究部与中核动力研究设计院在高分子材料研究方面取得新进展。高性能钼合金。新开发的钼合金可用于制造太空核反应堆。
钼（Mo）有42个质子，钼是一种银白色金属，坚硬坚韧，化学性质稳定，纯金属和合金具有高熔点和高导热性，高导电性以及与碱金属的易相容性，长期以来一直被航空航天技术领域的材料科学家视为空间核反应堆的关键候选材料。但纯钼也存在室温塑性低、高温强度不足、再结晶脆性高、辐射脆化等问题。因此，将钼与其他金属制成钼合金以解决上述问题成为材料科学的研究目标。
研究人员专注于提高钼合金的机械和抗辐射性能。起初，在钼金属中引入细小的氧化物颗粒，可以显着提高钼合金的强度。和再结晶温度，但氧化物颗粒在高温下会长大，导致钼合金的应力集中和塑性降低，特别是高温强度显着降低。
于是研究人员又改变了主意，通过计算模拟发现，钼合金晶/相界面上偏析的间隙氧显着降低了其强度和延展性，而间隙碳原子和碳化锆颗粒则可以有效提高强度的界面。因此，提出了通过纳米碳化物弥散、细晶强化和晶界净化协同提高钼合金综合性能的方案。即以纳米碳化锆颗粒为增强相，可以吸收杂质氧，降低其对晶界的脆化作用，改善晶界结合和低温韧性，提高材料的强度和高温稳定性。从晶粒级别的材料。这种比例合金的纳米粒子与基体之间形成的界面还可以吸收辐射缺陷，从而提高钼合金材料的耐辐射性能。
通过不断的实验，研究人员采用粉末冶金和高温锻造的方法，制备出在室温和高温下均具有优异力学性能的纳米结构碳化锆钼合金。该合金的室温抗拉强度可达928MPa，延伸率为34.4%，比工业上广泛使用的钛锆钼合金分别提高了26%和100%。
该合金的再结晶温度比纯钼高约400℃，具有优良的高温稳定性。在1000℃高温下，碳化锆钼合金的抗拉强度可达562MPa，比纯钼、纳米结构氧化镧-钼合金、氧化镧-钛锆钼合金等抗拉强度提高50%以上.;在1200°C高温下——强度更加优异，同时保持优异的塑性。均表明该合金在室温和高温下均具有优异的强度和韧性，与已报道的同类材料相比具有明显的优势。相关研究成果已于本月中旬发表在金属材料期刊《材料学报》上。
那么为什么这种材料是太空核反应堆的好材料呢？这是因为空间核反应堆的包壳和堆芯结构材料面临高温、中子辐照、液态碱金属腐蚀等恶劣服役环境。一般材料是不能胜任的。碳化锆和钼合金被认为能够解决这个问题。
随着航天技术的进步，人类必将进入太空开发利用时代。虽然目前太空中的卫星大多使用太阳能电池板，但是当人类建造月球或火星时建造科研站或基地，或者建造星际探测器或星际飞船时，必然会用到空间核反应堆，所以这种设备是一种一种前瞻性研究。也有消息称，中国正在研发太空核反应堆，比如我国和俄罗斯共同建设运营的月球科学研究站，将在2028年左右建成。按照计划，该设施将需要一个太空核反应堆，所以碳化锆钼合金材料可能首先用在月球科研站上。制造业具有重要的带动意义。
