[發明專利]一種制備納米晶低活化馬氏體鋼的方法

有效

• 申請號: 201310064538.4
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103128239A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 常永勤;張靜;龍毅;吳云飛;申貝雷;萬發榮
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明屬于結構鋼材料技術領域，涉及一種制備納米晶結構鋼的方法。

背景技術

作為人類未來能源戰略發展重要方向之一的核能受到廣泛的關注和研究。核反應堆中輻照環境極端嚴酷，迫切需要研究和開發適合具有抗輻照性能良好的結構材料。材料中的晶界可以作為輻照引入缺陷（如間隙原子和空位）的有效陷阱（Xian-Ming?Bai,?et?al.?Since,?2010,?327:?1631-1633），尤其是晶界處移動的點缺陷，這樣空位和間隙原子可以有效復合，使得材料在輻照條件下具有良好的自修復性能，從而大大提高材料的抗輻照性能。納米晶材料由于具有高的晶界密度，在輻照條件下具有良好的抗輻照性能。

納米晶金屬結構材料的制備方法有多種，但是高效、低成本的制備技術仍是各國科學家研究的重點。目前塊體納米晶金屬材料的制備主要有兩種模式，一種是先制得納米晶金屬粒子，然后再通過激光壓縮、原位加壓、熱等靜壓等方式壓實制得塊體納米金屬。這種方法存在的缺點是不能直接制得塊體納米金屬，制得的材料致密度不高，易污染。另一種模式是直接制備，包括真空單棍旋淬法、深度塑性變形法、塑性變形+循環相變法、高溫高壓固相淬火法等。其中真空單棍旋淬法所用的真空單棍旋淬機性能穩定，操縱簡便，可廣泛應用于納米材料的開發和研究（Prasad,?R.V.?Satya,?et?al.?Journal?of?Materials?Science,?2009,?44:?2553-2559,?H.T.?Kim,?W.S.?Park,?Y.B.?Kim.?Journal?of?Magnetism?and?Magnetic?Materials,?2002,?239:?430-432）。中國低活化馬氏體（China?Low?Activation?Martensitic,?CLAM）鋼是新一代核裂變反應堆和未來核聚變反應堆中使用的結構鋼材料。截止目前國內外尚未見到關于納米晶CLAM鋼的報道。本申請專利采用真空單棍旋淬法來制備納米晶CLAM結構鋼。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備納米晶低活化馬氏體鋼的方法，并可實現納米晶粒度大小的可控制備。通過真空單棍旋淬法制備的納米晶CLAM鋼的晶粒度為19-26?nm，無其它夾雜相。

一種制備納米晶低活化馬氏體鋼的方法，其特征在于通過真空單棍旋淬的方式直接獲得納米晶的薄帶樣品，納米晶薄帶樣品的寬度、厚度、晶粒度大小通過調整銅輥速度而調整；

具體的操作步驟如下所示：

1）將5-10?g的樣品破碎，用丙酮和酒精清洗干凈。

2）把樣品裝入石英管中，石英管底部的圓孔直徑為0.9-1.0?mm，再把石英管套入感應加熱線圈內，石英管與銅輥的距離為1-2?mm。

3）將爐體的真空抽至1-1.5×10^-4?Pa。然后給爐體充氬氣，當爐體內的真空壓力達到-0.04至-0.05?Pa時，給氬氣壓力罐充氣使得系統的壓力為常壓。

4）將銅輥的速度設為20-30?m/s，加熱試樣，使得熔噴溫度比樣品熔點高90-100?℃。迅速按動噴氣按鈕，樣品隨即甩出。

本發明的優點在于：

方法快捷、設備性能穩定、工藝簡單、操作簡便，制備出的納米晶CLAM鋼薄帶組織均勻、無孔洞、表面光潔無污染、無其它雜相。

附圖說明

圖1是納米晶CLAM鋼的X射線衍射圖譜。

具體實施方式??

實施例1

1）將10?g?CLAM鋼樣品破碎后用丙酮和酒精超聲清洗干凈。

2）把樣品裝入石英管中，石英管底部為直徑1.0?mm的圓孔，再把石英管套入感應加熱線圈內，石英管與銅輥的距離為2?mm。

3）將爐體的真空抽至1.2×10^-4?Pa。然后給爐體充氬氣，當爐體內的真空壓力達到-0.05Pa時，給氬氣壓力罐充氣至0.05?Pa，使得系統的壓力為1個大氣壓。

4）將銅輥的速度設定為28?m/s，加熱試樣，熔噴溫度設定為1520?℃。迅速按動噴氣按鈕，即得納米晶CLAM鋼薄帶，主要物相為α-Fe，薄帶寬1.2-2.7?mm，厚度為40?μm，晶粒大小為19.7?nm。

實施例2

1）將8?g?CLAM鋼樣品破碎后用丙酮和酒精超聲清洗干凈。

2）把樣品裝入石英管中，石英管底部為直徑1.0?mm的圓孔，再把石英管套入感應加熱線圈內，石英管與銅輥的距離為2?mm。