[發(fā)明專利]一種以前驅(qū)粉誘導(dǎo)形核通過薄帶連鑄工藝制備氧化物彌散強化鋼的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911387729.8 | 申請日： | 2019-12-30 |
| 公開（公告）號： | CN111014602B | 公開（公告）日： | 2022-04-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 趙彥云;毛小東;宋亮亮;劉少軍;黃群英 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 |
| 主分類號： | B22D11/06 | 分類號： | B22D11/06;C22C33/04;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/28;C22C38/44;C22C38/50;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/06 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 前驅(qū) 誘導(dǎo) 通過 薄帶連 鑄工 制備 氧化物 彌散 強化 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種以前驅(qū)粉誘導(dǎo)形核通過薄帶連鑄工藝制備氧化物彌散強化鋼的方法，包括以下步驟：(1)得到過飽和的氧化物彌散合金粉；(2)冶煉出鋼液；(3)將中間包中的鋼液注入熔池中，通過氬氣將過飽和的氧化物彌散合金粉噴入熔池內(nèi)鋼液中，鋼液通過兩個結(jié)晶輥形成鑄帶胚；(4)鑄帶胚出輥后，在氣氛保護下，以30～150℃/s的速率進行快速冷卻。本發(fā)明以過飽和的氧化物彌散合金粉作為前驅(qū)粉來誘導(dǎo)快速形核，并通過短流程薄帶連鑄技術(shù)制備納米氧化物彌散強化鋼，避免合金粉在熔煉爐中需要長時攪拌帶來的氧化物分布不均勻與粗大問題，從而實現(xiàn)納米氧化物彌散強化鋼的規(guī)模制備，并能夠保證材料具有較佳的韌性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及特種材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種以前驅(qū)粉誘導(dǎo)形核通過薄帶連鑄工藝制備氧化物彌散強化鋼的方法。
背景技術(shù)
氧化物彌散強化鋼是一類高強度、抗輻照、耐腐蝕的新型特種鋼，其主要應(yīng)用領(lǐng)域為核反應(yīng)堆堆內(nèi)結(jié)構(gòu)材料，也可作為航空、航天發(fā)動機的高強耐熱部件。氧化物彌散強化鋼的主要特征為納米氧化物(1～100nm)均勻彌散分布于鋼材基體中，均勻分布的氧化物彌散相不僅可以釘扎位錯和晶界顯著提高鋼的高溫機械性能，還可以吸收輻照產(chǎn)生的點缺陷，明顯提高鋼的抗輻照腫脹能力。氧化物彌散強化鋼的制備難點在于如何將納米氧化物均勻彌散分布于鋼基體中。
熔煉法成為實現(xiàn)氧化物彌散強化鋼規(guī)模化高效制備的有效途徑。如專利號為CN107541666B，名稱為一種氧化物彌散強化鋼的制備方法的中國專利通過將機械合金化制備的氧飽和合金粉加入到鋼液中，利用所述合金粉體與鋼液密度相近的特點實現(xiàn)均勻混合，并通過快速冷卻實現(xiàn)高數(shù)密度納米氧化物的均勻混合。這種方法是通過將氧化物與熔煉爐中的鋼液進行攪拌混合，為了實現(xiàn)氧化物合金粉在鋼液中分散均勻，攪拌時間隨著ODS鋼制備規(guī)模的增加而加長，工業(yè)規(guī)模制備時容易出現(xiàn)氧化物分布不均勻且尺寸過于粗大的問題，并導(dǎo)致材料韌性降低。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有氧化物彌散強化鋼制備中存在的材料韌性降低、產(chǎn)量低、成本高、組織不穩(wěn)定、難以實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模制備的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以前驅(qū)粉誘導(dǎo)形核通過薄帶連鑄工藝制備氧化物彌散強化鋼的方法，以實現(xiàn)過飽和的氧化物彌散合金粉在鋼液中的快速均勻分散，并以該過飽和的氧化物彌散合金粉作為誘導(dǎo)納米氧化物形核的前驅(qū)粉來誘導(dǎo)快速形核，并經(jīng)過結(jié)晶輥軋制和快速凝固實現(xiàn)氧的固相固溶和納米氧化物的高數(shù)密度彌散析出。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種以前驅(qū)粉誘導(dǎo)形核通過薄帶連鑄工藝制備氧化物彌散強化鋼的方法，包括以下步驟：
(1)在氣氛保護下，將Fe、Cr、Ti和氧化物粉體加入到球磨機中進行機械合金化，得到過飽和的氧化物彌散合金粉，該過飽和的氧化物彌散合金粉即作為誘導(dǎo)納米氧化物形核的前驅(qū)粉；
(2)冶煉出鋼液，將中間包預(yù)熱到1250～1300℃，隨后將鋼液澆入中間包中，并控制中間包中鋼液過熱度為20～40℃；
(3)將中間包中的鋼液注入兩個逆向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥與兩個側(cè)封板圍成的熔池中，并控制熔池內(nèi)鋼液過熱度為10～20℃，通過氬氣將過飽和的氧化物彌散合金粉噴入熔池內(nèi)鋼液中，并同時對熔池內(nèi)鋼液施加超聲攪拌，鋼液通過兩個結(jié)晶輥形成鑄帶坯；
(4)鑄帶坯出輥后，在氣氛保護下，以30～150℃/s的速率進行快速冷卻。
進一步地，步驟(1)中，氧化物為Y2O3、SiO2、ZrO2、HfO2、La2O3、CeO2、TiO2、 CaO中的任意一種或任意兩種以上的按任意比例混合的混合物。
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