運(yùn)用彌散強(qiáng)化原理，利用高強(qiáng)度的微細(xì)第二相粒子，主要是氧化物顆粒，可使鋼材獲得高的高溫強(qiáng)度，由此開發(fā)的彌散強(qiáng)化型鋼在快中子增殖反應(yīng)堆、核聚變反應(yīng)堆、火力發(fā)電等需要優(yōu)良高溫強(qiáng)度及蠕變強(qiáng)度的領(lǐng)域有重要應(yīng)用。

核反應(yīng)堆，特別是快速反應(yīng)堆，以往主要使用奧氏體系不銹鋼，但該材料在耐膨脹和耐輻照性能上不夠理想。另一方面，如果采用馬氏體系不銹鋼，雖然耐輻照性能很好，但高溫強(qiáng)度卻過低。基于此，最近，日本核燃料循環(huán)開發(fā)機(jī)構(gòu)發(fā)明了一種高溫強(qiáng)度優(yōu)異的馬氏體系氧化物彌散強(qiáng)化型鋼，其成分為：C0.05-0.25％、Cr8.0-12.0％、W0.1-4.0％、Ti0.1-1.0％、Y2O30.1-0.5％、余量為Fe。這種材料既能保持馬氏體系不銹鋼的耐輻照性能，又具有足夠高的高溫強(qiáng)度。

該發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)是著眼于氧化物彌散強(qiáng)化型鋼的高溫強(qiáng)度與其所含的過剩氧量之間的密切關(guān)系。他們注意到，必須把鋼中的過剩氧量調(diào)整與控制在一定的范圍內(nèi)，才能切實(shí)保證細(xì)小氧化物顆粒的均勻分布，從而保證所需的高溫強(qiáng)度。

該發(fā)明主要采取的措施，一是在成分上準(zhǔn)確地調(diào)整與控制所加的鈦含量，其結(jié)果是使得鋼中氧化物顆粒高度細(xì)密化，明顯提高了該鋼材的高溫強(qiáng)度和蠕變性能；二是在用機(jī)械合金化處理原料粉末的過程中，采用超高純度（99.9999％以上）的Ar氣氛，減小攪拌能量，抑制混入到鋼中的氧量，從而達(dá)到使過剩氧量限制在規(guī)定范圍內(nèi)的目的。

雖然彌散強(qiáng)化鋼具有較高的高溫強(qiáng)度，但它通常需要通過復(fù)雜昂貴的機(jī)械合金化和粉末冶金的方法制作。近年來，日本早稻田大學(xué)提出了將固體氧化物或硫化物粉末從外部添加到鋼水中去并使之均勻分布的方法來制備彌散強(qiáng)化型鋼。這種方法設(shè)備較簡單，強(qiáng)化效果明顯，引起注意，被稱為“噴射彌散法”。

這種方法的冶煉工藝基本上與一般煉鋼一樣，所不同的是，在鋼水中添加了彌散控制元素。在注入錠模時(shí)，利用等離子體噴鍍用的噴粉器將固體氧化物或硫化物粉末用氬氣噴射進(jìn)鋼水，形成彌散混合體，最后形成彌散強(qiáng)化型鋼。

這種新方法的關(guān)鍵是添加彌散控制元素。所謂彌散控制元素，區(qū)別于直接以合金化，形成第二相顆粒為目的的元素，是專門指為了控制氧化物顆粒均勻彌散分布而添加的元素。其原理是減少鋼水與顆粒的界面能，使第二相顆粒與鋼水的浸潤程度加大，從而避免顆粒的聚集和粗化。

該大學(xué)先在一般碳鋼中進(jìn)行試驗(yàn)，然后發(fā)展到18-8不銹鋼。試驗(yàn)證明，這種方法制備的18-8不銹鋼可與高性能耐熱鋼相比美。在之后，他們又開發(fā)出硫化物彌散鋼，性能更好。