[發明專利]一種稀土鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 202010588014.5
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111705264B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 邱國興
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/28;C22C33/04;C21C7/06;C21C7/10;C22B9/18;C21D8/02;C21D1/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開一種稀土鋼及其制備方法，以質量百分數計，所述稀土鋼的組分包括：C：0.01％～0.05％、Si：0.15％～0.3％、Mn：0.4％～0.5％、Cr：8％～10％、W：2％～2.5％、V：0.2％～0.25％、Ta：0.05％～0.1％、Zr：0.001％～0.01％、Y₂O₃：0.3％～0.6％、其余為Fe；制備時，將Cr、W、Ta、Fe、Si、Mn和Y熔煉成金屬母液，然后向合金母液中通入作為氧化劑的CO₂和Ar的混合氣體，將Y氧化為Y₂O₃，然后加入Zr、合V及C，熔清后澆鑄；將鑄錠在保護氣氛下進行電渣重熔，進行純凈化；將凈化的鋼錠進行奧氏體化，隨后將鋼錠壓力加工為鋼板，壓力加工后進行水冷；對壓力加工得到的鋼板進行熱處理，使鋼板中析出釔納米析出相，得到所述稀土鋼。本發明能夠通過熔煉、鑄造的方式生產RAFM鋼，能夠提高RAFM鋼的產量，同時提高RAFM鋼的高溫力學性能。

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金金屬領域，具體涉及一種稀土鋼及其制備方法。

背景技術

低活化鐵素體/馬氏體鋼(Reduced Activation Ferritic/Martensitic，RAFM)具有低活化、低的輻照腫脹率、優良的力學性能、熱物理性能以及成熟的技術基礎等優點，被認為是核聚變堆包層結構材料的首選結構。RAFM鋼的設計工作溫度區間為325～550℃，目前已無法滿足CFETR二期及未來核聚變堆的要求。為了RAFM鋼的高溫力學性能，通過氧化物彌散強化技術技術(ODS-Oxide Dispersion Strengthened)向鋼中引入高熔點稀土氧化物彌散相(Y₂O₃)制備ODS-RAFM鋼成為了一種很好的解決手段。Y₂O₃氧化物的熔點為2417℃，其具有良好的熱穩定性，而且不與鋼基體發生化學反應。細小的納米顆粒均勻的分散在基體及晶界處，可以阻礙晶粒長大，起到很好的細化晶粒的效果，同時可以在其它強化方式失效的高溫條件下，對位錯進行釘扎。在輻照條件下，彌散分布的Y₂O₃顆粒還可以吸納輻照造成的空位及嬗變產生的He原子，降低鋼中的缺陷濃度，提高鋼的抗輻照性能。目前，ODS鋼的主要制備方法為粉末冶金工藝(Powder metallurgy，PM)，但PM-ODS鋼制備技術存在工藝復雜且效率低、粉末極易被氧化和污染、經濟性差和產品重現性差等缺點。一座核聚變示范堆大約需要使用3500噸的低活化材料，由于缺乏大型的生產裝備，粉末冶金工藝很難生產出如此規模的ODS-RAFM鋼，該缺點也成為ODS鋼的致命缺陷。目前相關學者已將目光轉向了工業基礎雄厚的熔煉工藝，探索采用熔煉法制備ODS-RAFM鋼。歐洲能源研究聯盟依托于“核材料聯合計劃”平臺成立了“ODS鋼的替代制備工藝”項目。我國在“第四屆核聚變堆材料Forum”上提出的《中國磁約束聚變堆材料發展路線圖》草稿也將可鑄造ODS-RAFM鋼(CastableODS-RAFM)列為聚變堆結構材料候選材料的重點發展材料，并制定了2020～2040發展規劃。現急需一種可鑄造的ODS-RAFM鋼制備工藝，以提高RAFM鋼的高溫力學性能。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種稀土鋼及其制備方法，本發明能夠通過熔煉、鑄造的方式生產RAFM鋼，能夠提高RAFM鋼的產量，同時提高RAFM鋼的高溫力學性能。

本發明采用的技術方案如下：

一種稀土鋼的制備方法，以質量百分數計，所述稀土鋼的組分包括：

C：0.01％～0.05％、Si：0.15％～0.3％、Mn：0.4％～0.5％、Cr：8％～10％、W：2％～2.5％、V：0.2％～0.25％、Ta：0.05％～0.1％、Zr：0.001％～0.01％、Y₂O₃：0.3％～0.6％、其余為Fe；

所述稀土鋼的制備方法包括如下過程：