氧化物彌散強化合金 (ODS) 是由金屬基體和分散在其中的小氧化物顆粒組成的合金。 它們具有高耐熱性、強度和延展性。 鎳合金是最常見的，但也包括鐵鋁合金。

應用包括高溫渦輪葉片和熱交換器管，而鋼用于核應用。 ODS 材料用于航天器以保護飛行器，尤其是在重返大氣層期間。 貴金屬 ODS 合金，例如鉑基合金，用于玻璃生產。

當談到以高超音速重返大氣層時，氣體的特性會發生巨大變化。 會產生可對任何結構造成嚴重損壞的沖擊波。 在這些速度和溫度下，氧氣變得具有侵略性。

氧化物彌散強化是基于材料晶格內氧化物顆粒的不相干性。 相干粒子具有從基質到粒子的連續晶格平面，而非相干粒子不具有這種連續性，因此兩個晶格平面都在界面處終止。 這種界面不匹配會導致高界面能，從而阻礙位錯。 相反，氧化物顆粒在基體中穩定，有助于防止蠕變。 顆粒穩定性意味著很小的尺寸變化、脆化、對性能的影響、穩定的顆粒間距和在高溫下的一般抗變化性。

由于氧化物顆粒不連貫，位錯只能通過攀爬來克服顆粒。 相反，如果粒子與晶格是半相干或相干的，位錯可以簡單地通過一種更有利的過程來切割粒子，這種過程需要更少的能量，稱為位錯滑移或通過粒子之間的 Orowan 彎曲，這兩者都是非熱機制。 位錯攀升是一個擴散過程，它在能量上不太有利，并且主要發生在較高溫度下，該溫度提供足夠的能量以通過原子的添加和去除前進。 由于粒子不連貫，僅靠滑行機制是不夠的，更耗費精力的攀登過程占主導地位，這意味著更有效地阻止了位錯。 爬升可以發生在粒子位錯界面（局部爬升）或一次克服多個粒子（一般爬升）。 在局部攀升中，位于兩個粒子之間的位錯部分停留在滑移平面中，而位錯的其余部分則沿著粒子表面攀升。 對于一般的爬升，位錯都從滑翔面出來。 一般爬升需要較少的能量，因為該機制減少了位錯線長度，從而減少了彈性應變能，因此是常見的爬升機制。 對于鎳基合金中 γ' 體積分數為 0.4 至 0.6 的情況，局部爬升的閾值應力僅比一般爬升高約 1.25 至 1.40 倍。

錯位不限于所有局部或所有一般爬升，因為采用了需要較少能量的路徑。 合作攀升是一種更微妙的機制的例子，其中位錯圍繞一組粒子傳播，而不是單獨爬過每個粒子。 McLean 指出，由于滑行面中的片段之間的一些突然界面跳過了沿著粒子表面行進的片段，因此在爬過多個粒子時位錯最為松弛。

不相干粒子的存在引入了閾值應力 (σt)，因為必須施加額外的應力才能使位錯通過爬升移動經過氧化物。 通過爬升克服粒子后，位錯可以保持在粒子-基體界面處，并具有稱為界面釘扎的吸引現象，這需要額外的閾值應力才能使位錯脫離該釘扎，必須克服該應力才能發生塑性變形。 這種分離現象是粒子與位錯之間相互作用的結果，其中總彈性應變能降低。

Schroder 和 Arzt 解釋說，所需的額外應力是由于當位錯爬升并適應剪切牽引力時，應力場減少引起的松弛。 以下等式表示由于氧化物引入而導致的應變率和應力。

ODS 鋼的蠕變性能取決于金屬基體中氧化物顆粒的特性，特別是它們防止位錯運動的能力以及顆粒的大小和分布。