[發(fā)明專利]雙晶粒尺寸分布的氧化物彌散強(qiáng)化鐵素體鋼的制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201811527046.3 | 申請(qǐng)日： | 2018-12-13 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN109570508B | 公開(kāi)（公告）日： | 2022-03-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 周張健;徐帥;賈皓東 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北京科技大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B22F3/15 | 分類號(hào)： | B22F3/15;B22F3/10;B22F9/04;B22F9/08;C22C33/02;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/24;G21C3/07 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 雙晶 尺寸 分布 氧化物 彌散 強(qiáng)化 鐵素體鋼 制備 方法 | ||
一種雙晶粒尺寸分布的氧化物彌散強(qiáng)化鐵素體鋼的制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。成分包括(5?10)wt.％Cr，(1.5?2)wt.％W，(6?10.5)wt.％Al，(0.1?0.4)wt.％V，(0.25?0.5)wt.％Y2O3，C、N含量在0.01wt.％以下。霧化粉含氧量在0.05wt.％以下，粒度為200?400目霧化粉與400目Al粉和20?50納米Y2O3粉末機(jī)械合金化，使用低碳鋼包套封裝粉末，熱等靜壓燒結(jié)，升溫，800℃開(kāi)始加壓，采用兩段燒結(jié)方式。得到的強(qiáng)化鋼在室溫的抗拉強(qiáng)度超過(guò)820MPa,總延伸率大于16％，在650℃的抗拉強(qiáng)度不低于500MPa，總延伸率不小于15％。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及到第四代核反應(yīng)堆包殼及聚變堆包層結(jié)構(gòu)材料的制備技術(shù)，特別涉及了一種具有雙晶粒尺寸分布和優(yōu)異抗腐蝕氧化能力的含鋁氧化物彌散強(qiáng)化鐵素體鋼及其制備方法。
背景技術(shù)
社會(huì)發(fā)展對(duì)能源不斷增長(zhǎng)的需求和降低對(duì)化石燃料依賴之間的矛盾，使得先進(jìn)的核能系統(tǒng)引起了越來(lái)越多的關(guān)注。先進(jìn)的核能系統(tǒng)需要結(jié)構(gòu)材料具備包括高溫強(qiáng)度、抗輻照、抗腐蝕等多方面的優(yōu)異性能，鐵素體/馬氏體氧化物彌散強(qiáng)化鋼因?yàn)榫哂休^高的蠕變強(qiáng)度和優(yōu)異的抗輻照能力被作為先進(jìn)核能系統(tǒng)的候選材料之一。
對(duì)于鐵素體/馬氏體氧化物彌散強(qiáng)化鋼，制約其發(fā)展的一大問(wèn)題就是抗腐蝕能力相對(duì)較差。通常方法增加鉻含量改善其抗氧化性能，增加鉻含量可以提高抗氧化性，但是材料在長(zhǎng)期服役的環(huán)境中出現(xiàn)鉻元素的富集區(qū)，嚴(yán)重惡化材料的力學(xué)性能。
鋁的加入雖然能提高材料的抗氧化性能，但是也能軟化基體，降低材料的強(qiáng)度，本實(shí)驗(yàn)采用特殊的Al添加方式和球磨工藝，得到具有富Al相和富鐵相雙相分布的機(jī)械合金化粉末，并通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)得到具有雙晶粒尺寸分布和優(yōu)異抗氧化性能的含鋁氧化物彌散強(qiáng)化鐵素體鋼。
雙晶粒尺寸分布的鋼可以通過(guò)背應(yīng)力強(qiáng)化提高材料的強(qiáng)度而不損失材料的塑性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種包括幾百納米到幾微米的細(xì)晶粒和20到30微米的粗晶粒的雙晶粒尺寸分布和優(yōu)秀的強(qiáng)度及塑性的納米氧化物彌散強(qiáng)化鋼的成分設(shè)計(jì)和高效的制備方法。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種具有優(yōu)異抗氧化性能的雙晶粒尺寸分布的納米氧化物彌散強(qiáng)化鋼。
本發(fā)明的第三目的在于提供一種具有雙晶粒尺寸分布和優(yōu)秀強(qiáng)塑性及優(yōu)異抗氧化性能的納米氧化物彌散強(qiáng)化鋼在第四代核反應(yīng)堆包殼材料及聚變堆第一壁材料上的應(yīng)用。
一種雙晶粒尺寸分布的鋁氧化物彌散強(qiáng)化鐵素體鋼的制備方法，其特征在于：
(1)成分為(5-10)％Cr，(1.5-2)％W，(6-10.5)％Al，(0.1-0.4)％V，(0.25-0.5)％Y2O3，C、N含量嚴(yán)格控制在0.01％以下，其余為Fe，以上均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；
(2)將除Y2O3、Al之外的全部元素按照步驟(1)中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)采用氬氣霧化法制備機(jī)械合金化的備用粉；
(3)將上述機(jī)械合金化的備用粉與步驟(1)中的Y2O3、Al在手套箱中全程氬氣保護(hù)下裝球磨罐，機(jī)械合金化參數(shù)為：球料比，即球磨介質(zhì)與物料的質(zhì)量比為8-10:1，球磨介質(zhì)為不銹鋼球，轉(zhuǎn)速設(shè)定為280-400r/min，按照球磨2-4小時(shí)冷卻一小時(shí)的方式進(jìn)行多次球磨，球磨時(shí)間為30-60h，得到具有富鋁相和富鐵相雙相分布的機(jī)械合金化粉末；
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