開發具高溫穩定性與抗輻射強化機制之Ti微合金強化型低活化鋼材;Development of High-Temperature Stable and Radiation-Resistant Ti Microalloyed Low-Activation Steel

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Title:	開發具高溫穩定性與抗輻射強化機制之Ti微合金強化型低活化鋼材;Development of High-Temperature Stable and Radiation-Resistant Ti Microalloyed Low-Activation Steel
Authors:	曾有志;雍敦元
Contributors:	國立中央大學機械工程學系
Keywords:	低活化鋼;核融合材料;抗輻照強化;微合金化;Ti析出物;潛變行為;動態再結晶;中子輻照;材料演化模型;高溫穩定性;Low-activation steel;fusion materials;radiation resistance;Ti microalloying;MX precipitates;creep resistance;dynamic recrystallization;neutron irradiation;microstructural evolution;high-temperature stability
Date:	2026-01-22
Issue Date:	2026-01-23 16:43:18 (UTC+8)
Publisher:	國家科學及技術委員會(本會)
Abstract:	本計畫以開發「具高溫穩定性與抗輻射強化機制之Ti微合金強化型低活化鋼材」為核心目標，回應當前全球聚焦於核融合能源發展所面臨之關鍵材料挑戰。核融合反應器第一壁與結構元件將長期暴露於高溫（550–650 °C）與高劑量中子輻照（≥50 dpa）環境，結構材料需具備優異之潛變強度、抗輻照硬化與低脆化傾向（DBTT），才能確保反應器安全運行與長效壽命。由我國自主開發具成本效益與高加工性之微合金化低活化鋼材，對於未來參與國際DEMO計畫與能源自主具有戰略與技術雙重意義。本計畫為期三年，分階段建構材料設計、熱加工穩定性與輻照耐久性之系統性資料庫與結構—性質關聯模型。第一年聚焦於公斤級Ti微合金化低活化鋼（Ti = 0、0.05、0.10 wt.%）之製備與熱處理優化，建立力學性質與微觀組織（析出物、板條結構）之基線資料。第二年則針對熱加工條件（溫度、應變速率）進行Gleeble熱模擬與再結晶行為評估，建構熱加工變形圖（Processing Map），明確界定動態再結晶主導區域與晶粒細化條件，提升材料後續製程放大可行性。第三年則聚焦於潛變與輻照行為之關鍵評估，包括長時潛變試驗、離子輻照模擬（He⁺/Fe³⁺雙束）、高解析TEM與APT觀察等，並配合中子繞射與SANS技術，探討Ti-MX析出物於多重損傷耦合條件下之穩定性與缺陷釘扎效應，最終建立「Ti添加–熱歷程–缺陷演化–強化效應」之跨尺度模型，作為材料服役壽命預測依據。本計畫執行成果預期可對下列面向產生實質影響： 1.學術與技術發展：透過系統性製程—組織—性質研究，補足我國低活化鋼設計之關鍵知識缺口，並強化我國於核融合材料領域之國際學術參與度。 2.國防與能源自主：材料技術為戰略科技之核心，本計畫可作為未來參與國際DEMO模組開發與我國小型核融合能量試驗爐（如原能會構想中台灣版CFETR）之先導計畫。 3.產業延伸應用：所建立之Ti微合金強化設計原理與加工製程可應用於高溫抗蠕變元件（如熱交換器、渦輪材料、航太構件等），並推動國內特殊鋼開發與熔煉技術升級。 4.跨國合作平台：計畫將與匈牙利布達佩斯中子中心（BNC）、清華大學原科中心合作，導入中子繞射、離子加速器資源，強化我國於中子與輻照材料分析領域之研發能力。綜合而言，本計畫結合前瞻材料設計、核能應用與跨尺度分析技術，將奠定我國於下一代低活化結構材料研發之基礎，對接國際能源永續與國家自主技術發展需求，具備高度科技性、應用性與策略性意義。
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
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