[发明专利]一种氧化物弥散强化钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化物弥散强化钢，以质量百分含量计，包括以下组分：Cr 15～17％，Al 2～4％，W1～2％，Y₂O₃ 0.3～1.0％，Hf 0.3～0.8％，Fe余量。根据实施例的记载，Hf元素有效细化了16Cr‑ODS钢内氧化物尺寸；且本发明提供的ODS钢中的氧化物在高温环境下具有更好的尺寸稳定性和拉伸强度性能。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种氧化物弥散强化钢及其制备方法。

背景技术

氧化物弥散强化钢(Oxidation Dispersion Strengthened Steels，简称ODS钢)的基体中存在一定数量的纳米氧化物颗粒，在服役过程中能够通过上述氧化物颗粒弥散强化的作用阻碍位错运动及晶粒的长大，相对传统的耐热钢，氧化物弥散强化钢具有良好的高温性能和抗辐射损伤性能。因而，氧化物弥散强化钢被选作为第四代核裂变反应堆候选结构材料之一。

氧化物弥散强化钢制备过程中，一般添加一些助剂，以提升氧化物弥散强化钢的综合性能。其中Al元素能形成致密的氧化铝(Al₂O₃)保护膜，可以提高氧化物弥散强化钢的高温抗氧化性与耐腐蚀性能，因而Al元素被广泛用于氧化物弥散强化钢的设计与制备。氧化钇(Y₂O₃)粒子具有较好的高温稳定性与强化效应，是目前氧化物弥散强化钢中最常用的氧化物增强相。然而，在氧化物弥散强化钢的实际制备与生产中，Al元素在烧结过程中容易形成AlN、Al₂O₃等中间相，尤其是Al₂O₃极易和Y₂O₃结合形成粗大的Y-Al-O颗粒，严重影响了氧化物弥散强化钢的高温力学性能。如何避免粗大的Y-Al-O颗粒对氧化物弥散强化钢的不利影响，在不降低氧化物弥散强化钢的耐腐蚀性与抗氧化性的基础上，提高氧化物弥散强化钢的高温力学性能，成为亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高温力学性能的氧化物弥散强化刚及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氧化物弥散强化钢，以质量百分含量计，包括以下组分：

优选的，以质量百分含量计，所述氧化物弥散强化钢包括以下组分：

本发明还提供了所述氧化物弥散强化钢的制备方法，包括以下步骤：

将Fe-Cr-Al-W预合金粉、Y₂O₃粉和Hf粉混合后进行球磨，得到预烧结粉料；

将所述预烧结粉料进行热等静压烧结，得到氧化物弥散强化钢。

优选的，所述Hf粉的粒径为8～12μm。

优选的，所述Y₂O₃粉的粒径为25～60nm。

优选的，所述Fe-Cr-Al-W预合金粉的粒径为30～100μm。

优选的，所述球磨为干法球磨。

优选的，所述干法球磨的球料比为(7～12)：1，所述干法球磨的转速为200～300r/min；所述干法球磨的时间为20～45h。

优选的，所述预烧结粉料的粒径为1～15μm。

优选的，所述热等静压烧结的温度为1100～1250℃，所述热等静压烧结的时间为2～4h，所述热等静压烧结的压力为100～250MPa。