[发明专利]一种制备纳米球形氧化物弥散强化相的方法

说明书

本发明涉及一种制备纳米球形氧化物弥散强化相的方法，首次提出采用微米氧化物制备纳米球形氧化物强化相。首先，以微米氧化物为原料，采用分阶段机械球磨的方法，制备具有完全非晶态结构的纳米氧化物/基体合金复合粉末。本发明第一阶段球磨，使氧化物发生破碎和结构转变，实现纳米化和完全非晶化，制备得到完全非晶态结构纳米氧化物在基体合金粉末中均匀分布的复合粉末；第二阶段，将第一阶段获得的复合粉末与剩余基体合金粉末球磨混合均匀。然后，所制备的粉末依次经热成形、热轧制和热处理，得到纳米球形氧化物弥散强化合金。本发明可以显著提高氧化物相的弥散强化效果，明显改善合金的室温以及高温力学性能。本发明方法简单、生产效率高，所制备合金性能优异，合金的强度和塑性明显优于同类型合金。

技术领域

本发明涉及一种制备纳米球形氧化物弥散强化相的方法，属于粉末冶金材料领域。

背景技术

氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened ODS)合金具有优异的力学性能和抗氧化、抗高温腐蚀性能，具有广泛的应用前景。

目前，制备ODS合金主要是采用机械合金化(MA)、内氧化等方法将氧化物引入合金基体，制备得到ODS合金。通常，将Y₂O₃等氧化物粉末与原料粉末混合，经机械球磨分散到粉末中，然后再经粉末成形，得到氧化物弥散分布合金[T Okuda,et al,J Mater Sci Lett14(1995)1600；Y Kimura,et al,ISIJ International 39(1999)176]；或经过长时间机械合金化，使Y₂O₃分解成Y、O原子，固溶于Fe基体，形成Y、O原子过饱和固溶体，在粉末热成形时Y、O原子重新形成氧化物强化相[R Shashanka,et al,Powder Technol 259(2014)125；LiWenxue,et al,Powder Technol 319(2017)172]。通过MA将Y₂O₃破碎、分解成原子态的Y、O并固溶到铁合金基体的这一过程非常复杂，在后续成形过程中容易形成分布不均匀的大尺寸氧化物，严重降低合金的力学性能[Lin Zhang,et al,Y₂O₃ evolution and dispersionrefinement in Co-base ODS alloys.Acta Materialia 57(2009)3671]。Dousti等[Behnoush Dousti,et al,Journal of Alloys and Compounds577(2013)409]利用Fe、Cr、W、Ti单质粉末和Y₂O₃粉末进行机械合金化，在所制备的合金中Y₂O₃颗粒粗大，没有形成新的氧化物强化相。