[发明专利]一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法。

背景技术

第一壁包壳材料是未来聚变反应堆的最重要的结构部件之一，直接关系到反应堆的设计寿命。金属材料在核反应辐照下会发生硬化和脆化效应从而导致失效，现有材料均不满足聚变堆的设计使用要求。目前学界普遍认为通过添加三氧化二钇弥散强化的低活化铁素体/马氏体钢是最有希望应用于聚变核反应示范堆的首选材料。

目前，制造三氧化二钇弥散强化合金最常用的方法是，将各合金元素粉末混合球磨，合金粉末承受多种力的作用从而实现固态下合金化效果，然后，再通过热等静压或热挤压进行致密化烧结，但是，该生产过程复杂、生产成本高，尤其不利于生产大尺寸部件，而且，制备的合金的力学性能和组织存在各向异性现象，因而，相对而言，铸造生产钢工艺和设备简单，可生产各种尺寸和复杂形状铸件。

而现有的铸造方法无法制备三氧化二钇强化合金，其原因在于：三氧化二钇密度小于铁水，在铸造过程中三氧化二钇浮在铁水表面，弥散效果差；三氧化二钇粉末与铁水润湿性差，难以与铁及其他元素产生合金化反应，因而，在铸造过程中，往铁水中直接添加的三氧化二钇将以杂质元素形式团聚在钢样表面，达不到强化效果。因而，人们想到采用铁-三氧化二钇中间合金来制备三氧化二钇弥散强化合金，目前，铁-三氧化二钇中间合金的制备方法，生产高，工艺复杂。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法，其生产过程简单，成本低。

本发明的技术方案：一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：

（1）首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨；

（2）将球磨后的混合粉末压制成块；

（3）在还原气氛中进行烧结、冷却；

（4）将烧结后的块状合金挤压成丝状。

采用上述技术方案制备铁-三氧化二钇中间合金，其生产过程简单，成本低，后序制备三氧化二钇弥散强化合金时能达到很好的弥散强化效果。

本发明的进一步设置：三氧化二钇粉质量占铁粉、三氧化二钇粉混合粉质量的百分比1-80%。

采用上述进一步设置，可以调节铁-三氧化二钇中间合金中的三氧化二钇含量，来制备不同性能的三氧化二钇弥散强化合金。

本发明的再进一步设置：机械球磨时间为5-100小时，球磨介质为乙醇。

采用上述再进一步设置，可以使得 Fe粉和三氧化二钇粉末充分混合，并发生原子间结合。

本发明的再更进一步设置：步骤（2）中压制采用等静压成型或模压成型。

采用上述再更进一步设置，制备成的块状中间合金，有利于后序铸造熔炼时进行添加。

本发明的再更进一步设置：烧结温度为700-1500℃，并保温1-5小时。

采用上述再更进一步设置，压制的中间合金紧密结合，粉末不脱落。

本发明的再更进一步设置：步骤（3）中烧结采用的设备为保护气氛管式炉。

采用上述再更进一步设置，在中间合金中不带入杂质污染。

本发明的再更进一步设置：步骤（4）中的挤压温度为600-900℃，挤压比为5-100。

采用上述再更进一步设置，可以细化中间合金组织，提升力学性能，改善中间合金熔炼加入效果。

具体实施方式

实施例1：

一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法，包括有以下步骤：（1）首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨，其中，三氧化二钇粉质量占铁粉、三氧化二钇粉混合粉质量的百分比1%，机械球磨时间为5小时，球磨介质采用乙醇；（2）将球磨后的混合粉末采用等静压成型压制成块；（3）在保护气氛管式炉内、还原气氛中进行烧结，烧结温度为700℃，并保温1小时、随炉冷却；（4）将烧结后的块状合金挤压成丝状，挤压温度为600℃，挤压比为5，制成铁-三氧化二钇中间合金。

实施例2：

一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法，包括有以下步骤：（1）首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨，其中，三氧化二钇粉质量占铁粉、三氧化二钇粉混合粉质量的百分比80%，机械球磨时间为100小时，球磨介质采用乙醇；（2）将球磨后的混合粉末采用模压成型压制成块；（3）在保护气氛管式炉内、还原气氛中进行烧结，烧结温度为1500℃，并保温5小时、随炉冷却；（4）将烧结后的块状合金挤压成丝状，挤压温度为900℃，挤压比为100，制成铁-三氧化二钇中间合金。