棒狀、板狀和管狀鉬-碳化鋯合金。圖片來源：Jing Ke

空間核反應堆在大功率地球軌道衛星、深空探測等方面具有廣闊的應用前景，但空間堆中的材料需要具備耐高溫、中子輻照等苛刻條件的性能。鉬及其合金具有高熔點、高熱導率等優點，是空間堆的關鍵候選材料，但純鉬存在室溫塑性低、高溫強度不足等問題。近日，一項發表于Acta Materialia的研究研制出一種高強韌鉬合金，與此前報道的同類材料相比具有明顯的力學和抗輻照性能優勢。

研究人員通過粉末冶金法和高溫旋鍛，在鉬原子間插入了碳化鋯顆粒，形成了鉬-碳化鋯合金。碳化鋯是一種高熔點、高強度的碳化物，可用于提高材料界面的強度和高溫穩定性。另外，界面上的間隙氧會顯著降低材料的強度和延展性，而碳化鋯顆粒能吸收雜質氧，因此有利于改善晶界的穩定性和韌性。經測試發現，該合金的室溫抗拉強度達928MPa、延伸率為34.4%，比工業中廣泛應用的鈦鋯鉬合金分別提高26%和一倍以上。此外，在1200℃高溫下，鉬-碳化鋯合金的抗拉強度比氧化物強化后的鉬提高一倍以上。