[發明專利]一種采用高能球磨制備氧化鋁彌散強化鐵預合金粉末的方法

有效

• 申請號: 201010148696.4
• 申請日: 2010-04-14
• 公開（公告）號: CN101823152A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 郭志猛;楊薇薇;陳存廣;羅驥;曹慧欽
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明屬于氧化物彌散強化(Oxide?Dispersion?Strengthened，ODS)預合金粉末 制備技術領域，特別提供了一種采用高能球磨氧化物與氧化鐵混合粉末來制備氧 化鋁彌散強化鐵預合金粉末的方法。

技術背景

快中子增殖反應堆發電是未來核能利用的重要發展方向，抗輻照低腫脹低放 射性的燃料包殼材料是快堆實用化必須解決的重要技術問題。目前世界有關國家 通用的快堆包殼材料是316奧氏體不銹鋼，其腫脹率較高，不具備長壽命要求。 鐵素體鋼具有優良抗腫脹性，但高溫強度較差，亦限制了其使用壽命。而 ODS(Oxide?dispersion?strengthened)型鐵素體鋼既能大幅度提高高溫強度，又具有 優良抗腫脹性能，是燃料包殼材料長壽命化很有希望的預選材料。目前ODS鐵 素體鋼的制備主要都采用粉末冶金工藝，其中主要成分即為氧化物彌散強化鐵， 因此開展氧化物彌散強化鐵的制備研究十分重要。

彌散強化技術特別是對提高高溫合金的熱穩定性和硬度、強度是十分有效的 手段，也是一般金屬提高高溫性能和力學性能的很好的方法。氧化物彌散相顆粒 在高溫下的性能穩定，這些彌散分布在基體中的氧化物顆粒作為位錯移動的阻力 可以有效改善合金的抗蠕變能力和高溫強度，另外，彌散分布在基體中的氧化物 顆粒可以阻礙再結晶過程的進行，容易獲得穩定的晶粒尺寸。一般認為氧化物顆 粒越細小，分布越均勻，材料性能的提高就越顯著。氧化物彌散強化在高性能銅 合金、高溫合金等領域已有非常成功的應用實例。

目前，在氧化物彌散強化材料的制備上主要采用機械合金化，內氧化等方法。 中國發明專利：CN200610128421.8公開了一種內氧化的方法制備Al₂O₃彌散強化 銅合金材料。中國發明專利：CN94112582.3公開了一種機械球磨合金化的方法 制備彌散強化銅電阻焊電極材料。文獻1(材料工程，1995，4：6)報道了，以 Fe為原始粉末，以Cr，A-l，Ti，Mo為中間合金粉末，以Y₂O₃(d＜50nm)為第 二相彌散強化粒子，通過機械合金化工藝制備高溫合金。中國發明專利： CN101535674A公開了一種高能球磨制備氧化物彌散強化型奧氏體不銹鋼的方 法。在其球磨過程中，彌散相與金屬粉末混合均勻，但是由于金屬粉末較硬，短 時間內氧化物彌散相不能被金屬粉末包裹，未被包裹住的氧化物彌散相粉末在以 后的過程中會發生團聚長大，進而惡化材料的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用高能球磨制備氧化鋁彌散強化鐵預合金粉 末的方法，解決傳統的機械合金化球磨過程中，由于金屬粉末較硬，短時間內氧 化物彌散相不能被金屬粉末包裹，未被包裹住的氧化物彌散相粉末在以后的過程 中會發生團聚長大，進而惡化材料的性能的問題。

一種用高能球磨制備氧化物彌散強化鐵預合金粉末的方法，其工藝過程為： 稱取一定量的Fe₂O₃粉末與彌散相氧化物粉末，稱取的氧化物粉末要保證其在鐵 -氧化物體系中的含量為1-3％，以保證彌散強化效果。把鐵-氧化物混合粉末放入 行星式高能球磨機中球磨，球料比為10-12∶1，球磨機轉速為350-400r/min，球 磨時間為20-40小時，不包含停機時間。每球磨5小時停機1小時，以防止球磨 罐溫度過高。然后將球磨好的粉末在氫氣流中在700-900℃還原40-60min，由于 Fe₂O₃能被氫氣還原而彌散相氧化物不能，因此最后得到氧化物彌散強化鐵預合 金粉末。

該方法與傳統的機械合金化相比，采用Fe₂O₃粉末與彌散相氧化物粉末共同 球磨來代替金屬Fe粉末與氧化物彌散相粉末共同球磨，由于Fe₂O₃粉末比Fe粉 末要軟，因此在高能球磨的過程中，彌散相更容易進入到Fe₂O₃粉末中進而被 Fe₂O₃粉末所包裹，所得到的彌散相分布更加均勻，而被包裹住的彌散相氧化物 粉末在球磨過程中不會與其他的彌散相氧化物粉末發生團聚，抑制了彌散相的長 大，所得到的彌散相顆粒細小。

具體實施方式