低活化鐵素體(ti) /馬氏體(ti) （RAFM，Fe-Cr-C-W-Mn-Ta-V）鋼在強輻照下具有固有的幾何穩定性、較低的輻照腫脹和熱膨脹係數、高熱導率等優(you) 良的熱物理特性，並且其低活化成分適於(yu) 商業(ye) 化生產(chan) ，被認為(wei) 是聚變堆的首選結構材料。目前，世界各國均在發展各自知識產(chan) 權的RAFM鋼，如日本的F82H、歐洲的EUROFER97、美國的9Cr-2WVTa以及中國科學院等離子體(ti) 物理研究所研發的CLAM與(yu) 核工業(ye) 西南物理研究院和中國科學院金屬研究所聯合開發的CLF係列低活化鋼。雖然RAFM鋼材料的研發已日趨成熟，但是以RAFM鋼作為(wei) 結構材料的第一壁結構件的加工製造仍是難點問題。第一壁的結構複雜而精密，采用傳(chuan) 統製造方法，需要經過多道加工工序，麵臨(lin) 流程繁瑣、耗材耗時、成本高、缺陷不可控等問題。

增材製造（亦稱3D打印）技術具有無需模具、製造周期短、材料利用率高、近淨成型、可製備任意形狀等優(you) 勢，有望解決(jue) 傳(chuan) 統製造方法的短板問題，實現聚變堆第一壁複雜結構件的一體(ti) 化成型。此前，相關(guan) 研究已證實選區激光熔化（SLM）技術製造聚變堆第一壁複雜結構件的可行性，但是SLM成形RAFM鋼的強度高於(yu) 傳(chuan) 統方法製備的RAFM鋼，但其塑性差（低於(yu) 5%）。整體(ti) 趨勢上，RAFM鋼的強度和塑性呈現倒置關(guan) 係，強度越高，塑性下降越明顯，未來工作迫切需要同時提高合金強度和塑性，以滿足核聚變的服役工況對力學性能的基本要求。

成果簡介：

針對SLM成形RAFM鋼高強度與(yu) 低塑性不匹配問題，深圳大學增材製造研究所勞長石和陳張偉(wei) 研究團隊圍繞CLF-1鋼的SLM工藝及其組織性能調控開展了係統工作，首次將非均質雙/多模組織設計思路引入到SLM成形高強韌RAFM鋼的開發，基於(yu) SLM工藝參數和掃描策略的優(you) 化，SLM成形CLF-1鋼兼具高強度（屈服強度1053 MPa）與(yu) 高塑性（延伸率16.9%），其綜合強韌性顯著優(you) 於(yu) 目前文獻報道的RAFM鋼。通過對比研究S209和S98的微觀組織和力學性能，揭示了SLM成形CLF-1鋼的強韌化機理，其高強度取決(jue) 於(yu) 細晶和細小馬氏體(ti) 片層，高塑性得益於(yu) 這種雙/多模組織對位錯主導的加工硬化能力的改善。該工作為(wei) 3D打印高強韌RAFM鋼的結構設計提供重要理論依據和技術指導，促進聚變堆關(guan) 鍵部件組織性能可控的一體(ti) 化成型。相關(guan) 研究成果發表於(yu) 國際知名學術期刊Materials Research Letters (IF:7.440)。

圖1.SLM成形CLF-1鋼的微觀組織與(yu) 織構。(a, j) 金相顯微組織；(b, f, k, o) EBSD IPF圖；(c, g, l, p) SEM圖；(d, e, m, n) TEM明場像；(h, q) 極圖；(i, r) 反極圖

圖2.SLM成形高強韌CLF-1鋼的室溫拉伸性能及其與(yu) 目前你文獻報道性能的對比結果