先进特殊钢铁课题组

为了减小中子吸收量，中国核动力研究设计院设计了壁厚为0.37ｍｍ的FeCrAl包壳管，要求4米长全尺寸FeCrAl包壳管经纵向探伤深度在0.035mm的非标无损探伤测试后合格，制备工艺难度极大，探伤合格率极低。通过攻克中试级FeCrAl合金锭易开裂、成材率低、管材晶粒尺寸粗大、成品包壳管缺陷多等一系列难题，掌握了全尺寸低缺陷FeCrAl薄壁包壳管制备技术。目前全长4米规格为Ø9.5×0.37mm的包壳管可以通过伤深为0.035mm的非标无损探伤测试，合格率从无到有，提升到6%以上。

先进特殊钢铁课题组

伴随油气资源的匮乏，油气井钻采深度增加，从而给钻采用石油管材带来新挑战：必须提高管材强度，减小壁厚，减轻自重来解决钻机负荷问题。高强度油套管的研发难点在于持续通饱和H₂S气体且恒载荷条件下通过720 h不断裂的考核。本成果为工程化油井套管，其屈服强度≥870 MPa，抗拉强度≥1040 MPa，0 ^oC冲击功≥220 J；在60 ^oC的饱和H₂S溶液中抗SSC寿命从原有材料的不足20 h，提升到720 h不断裂（图）,达到严苛指标要求。

先进特殊钢铁课题组

铅冷快堆是第四代核能系统中极具应用前景的堆型，堆内起着关键联结作用的紧固件在高温、液态铅铋腐蚀、辐照耦合作用的苛刻环境下长寿期服役，因此紧固件用钢除需要具备耐液态铅铋腐蚀能力外，还需要优良的抗应力松弛能力。利用γ′相高温粗化速率低、析出数量密度高等优势，通过固溶+两步时效巧妙的热处理工艺，成功将γ′稳定相引入高硅奥氏体钢中，研发出紧固件用沉淀强化型高硅奥氏体钢。经600℃长期时效后，未出现显微组织失稳现象，在510℃服役后应力不松弛，且仍具有优良耐液态铅铋腐蚀性能，大幅提高了铅铋堆紧固件的服役安全裕度。

先进特殊钢铁课题组

ODS钢具有优异的抗辐照性能和高温蠕变性能，是第四代先进裂变堆和未来核聚变堆极具发展前景的候选结构材料。但是，其钢强度较高而韧塑性较低，难以实现工程应用。在“无C增N”的成分设计思路研发的新型MX-ODS钢，其基体内无易熟化长大的碳化物析出，纳米氧化物的数密度约~10²²/m³量级，平均尺寸约7.7nm，室温抗拉强度大于800MPa，室温标准样冲击功大于100J，延伸率可达20%，具有良好的冷加工成型性能。

金刚石基材料与表界面催化课题组

滤波电容器是电路中用于消除纹波、稳定电压的关键元件，对保障电路和器件稳定运行至关重要。电化学电容器的电容密度高出传统铝电解电容器约四个数量级，是实现微型化滤波电容器的重要方向。然而，受限于电极/电解液界面较窄的电化学窗口和缓慢的离子迁移动力学，其难以兼顾宽工作电压与高频响应。先进炭及二维材料研究部金刚石基材料与表界面催化课题组黄楠研究员团队采用热丝化学气相沉积与反应离子刻蚀技术，成功制备出兼具宽电化学窗口和纳米阵列结构的硼掺杂金刚石电极，实现了2.5 V的宽电压与3338 Hz的高频响应，120 Hz下的能量密度达365.6 μF·V²·cm^-2（图）。该研究为发展高性能滤波电化学电容器提供了新型电极材料，相关结果以“Aqueous AC-Line Filtering Electrochemical Capacitors Featuring 2.5 V Voltage Window and Kilohertz Response Using Boron-Doped Diamond Nanoarrays”为题发表于Advanced Functional Materials, 2025, 2509964。

金刚石基材料与表界面催化课题组

塑料废弃物资源化利用是应对环境危机、践行可持续发展的前沿方向。当前该领域面临催化剂合成绿色性不足、催化体系针对性不强、产物选择性与转化效率待提升等关键问题。基于此，先进炭及二维材料研究部金刚石基材料与表界面催化课题组张炳森研究员团队开展了系统研究。例如，无溶剂无有机模板剂法合成Pt/ZSM-5催化剂，高效加氢裂化聚乙烯，并利用原位成像技术结合时间分辨光谱表征观察到沸石晶体结构演化过程中的“溶解-再结晶”转变机理；双金属策略调控金属间电子传递及金属-分子筛间相互作用，改变活性组分结构，提高目标产物的选择性；精确调节介孔分子筛的孔径和酸度以促进聚丙烯的催化加氢裂化等。从活性位结构设计，经多种功能活性结构协同，到应用初探做了系列工作（图），为塑料废弃物资源化利用提供了高效催化体系与绿色合成策略，相关结果发表在CCS Chem.、Nano Lett.等期刊。