[發(fā)明專利]氧化物彌散強化型不銹鋼粉末制備方法及不銹鋼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110242173.0
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102277525A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周張健;李明;廖璐;何培;許迎利
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C22C33/02
• 分類號: C22C33/02;C22C38/28
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

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技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于應(yīng)用于火力發(fā)電廠、先進(jìn)核反應(yīng)堆的納米氧化物彌散強化（Oxide?Dispersion?Strengthened，ODS）鐵素體鋼制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種通過高能球磨實現(xiàn)鐵鉻預(yù)合金粉末與納米氧化物的機械合金化，進(jìn)而通過熱壓燒結(jié)和熱等靜壓處理的方法得到ODS鋼的燒結(jié)體。

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背景技術(shù)：

氧化物顆粒彌散強化（Oxide?dispersion?strengthen,?ODS）是提高合金鋼高溫力學(xué)性能、抗輻照能力的有效手段，與傳統(tǒng)合金中的強化相如碳化物、晶間相相比，氧化物彌散顆粒在高溫下的性能要穩(wěn)定的多；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(jié)晶過程的進(jìn)行，容易獲得穩(wěn)定的晶粒尺寸。ODS鐵素體鋼成為研究熱點（見：L.K.?Mansur,?A.F.?Rowcliffe,?R.K.?Nanstad,?S.J.?Zinkle,W.R.?Corwin,?R.E.?Stoller.?Journal?of?Nuclear?Materials?329–333?(2004)?166–172）。鐵素體鋼經(jīng)ODS化后可以有效提高其服役溫度，大幅度提高其高溫力學(xué)性能和抗輻照能力。鋼中的氧化物彌散相通常通過機械合金化的方法引入。機械合金化主要通過高能球磨的方式實現(xiàn)。與其它合金化方法相比，機械合金化具有成本低、易操作、常溫下即可實現(xiàn)合金化等優(yōu)點，而且在球磨罐中可以充入不同的氣氛，除惰性氣體外，在球磨過程中可以使氣體的原子參與被球磨物質(zhì)發(fā)生的固相反應(yīng)；另外，在原料粉中加入氧化物顆粒，在球磨過程中，混合的原料粉末在球與球、球與壁、球與粉末之間的高速、反復(fù)撞擊下承受沖擊、剪切、摩擦和壓縮多種力的作用，經(jīng)歷反復(fù)的擠壓、冷焊及粉碎過程進(jìn)而實現(xiàn)合金化，使得細(xì)小氧化物顆粒固溶分解在基體合金中。

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發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種用機械合金化法制備ODS鐵素體鋼的方法。用機械合金化法制備的ODS鐵素體鋼粉末成分均勻，經(jīng)過熱壓燒結(jié)和熱等靜壓處理后獲得性能優(yōu)良的燒結(jié)體。

本發(fā)明一種氧化物彌散強化型不銹鋼粉末的制備方法，其特征在于，所述方法如下：

采用真空感應(yīng)熔煉爐煉制母合金并氬氣霧化得到Fe-Cr-W-Si-Zr-Ti-Y預(yù)合金粉末，其中，Cr：12-19%，W：1-2%，Si：0.1-0.2%，Zr：0.1-0.2%，Ti：0.2-0.4%，Y：0.05-0.1%，余量為Fe；與氫化釔及納米Y₂O₃粉末按如下比例混合，YH：0.1-0.2%，Y₂O₃：0.2-0.3%，余量為預(yù)合金粉末；混合后裝入球磨罐中，抽真空后充入高純氬氣，在全方位行星式高能球磨機中球磨30~60?h，不包含停機時間，每球磨5h，停機1h，防止球磨罐溫度過高；球磨過程中同時再加入氫化釔和氧化釔，加入量控制在YH：0.1-0.2%，，Y₂O₃：0.2-0.3%。

一種氧化物彌散強化型不銹鋼的制備方法，其特征在于，所述方法如下：將權(quán)利要求1獲得的機械合金化粉末經(jīng)1050-1100℃，2h，50MPa和1150-1200度，1h，50?MPa真空熱壓燒結(jié)，然后在1100-1150℃，3h，200MPa熱等靜壓處理，燒結(jié)后制備出氧化物彌散強化型不銹鋼。

一種氧化物彌散強化型不銹鋼，其特征在于，由上述方法制得。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：通過全方位高能球磨能夠制備成分均勻的ODS鐵素體鋼粉末，在預(yù)合金粉末中加入適量的Si、Zr、Ti、Y以保證ODS鋼中超細(xì)復(fù)雜氧化物納米顆粒的析出。在球磨過程中同時加入氫化釔和納米氧化釔以降低所制備粉末的殘余氧含量。采用兩步熱壓燒結(jié)和熱等靜壓處理相結(jié)合，簡化制備工藝。

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具體實施方式

實施例1：