[发明专利]一种含铝氧化物弥散强化铁素体钢及其制备方法

权利要求书

1.一种含铝氧化物弥散强化铁素体钢，按重量百分比，其组份的化学式为：Fe-(14～17)Cr-(3～6)Al-(2.5～3)W-(＜1)Ti-(0.1～0.5)Y₂O₃。

2.根据权利要求1所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢，其特征在于其组份的化学式为Fe-16Cr-5Al-3W-0.2Ti-0.4Y₂O₃。

3.根据权利要求2所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢，其特征在于所述含铝氧化物弥散强化铁素体钢粉体颗粒尺寸为1-5μm，氧化物晶粒尺寸为10-30nm。

4.制备如权利要求1或2或3任一项所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢的方法，包括下述步骤：

1)利用溶胶-凝胶法制备前驱体Fe-W-Ti-Y₂O₃

按设计的组份配比称量好对应量的硝酸铁、硝酸钇、仲钨酸铵以及钛酸四丁脂作为起始原料，将上述原料用蒸馏水加热溶解，然后加入酒石酸和柠檬酸作为络合剂并搅拌，控制反应温度和搅拌时间，得到透明的溶胶，最后加入分子量为2000的聚乙二醇并加热维持反应温度、并搅拌至形成凝胶；

2)机械合金化制备合金粉体

将步骤1)制备的凝胶干燥焙烧除去有机物后得到氧化物粉体，在氢气气氛中还原得到高弥散分布的纳米级前驱体合金粉体Fe-(2.5～3)W-(＜1)Ti-(0.1～0.5)Y₂O₃；再将铬粉、铝粉与还原后的前驱体合金粉体按设计的组份配比称量、混合并在氩气保护下进行机械球磨，得到Fe-(14～17)Cr-(3～6)Al-(2.5～3)W-(＜1)Ti-(0.1～0.5)Y₂O₃粉体；

3)放电等离子烧结致密化

将步骤2)机械球磨好的合金粉体在高纯氩气条件下利用放电等离子烧结技术对粉体进行烧结致密化。

5.根据权利要求4所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢的方法，其特征在于所述步骤1)中可在所述起始原料溶解前加入所述络合剂，所述络合剂加入量与所述起始原料中金属阳离子的摩尔比为2∶1。

6.根据权利要求4所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢的方法，其特征在于所述步骤1)中所述反应温度为60-80℃，搅拌时间至少4h。

7.根据权利要求4所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢的方法，其特征在于所述步骤2)中凝胶干燥温度为100-120℃，干燥时间不低于12h；焙烧温度为300-550℃，焙烧时间不低于4h。

8.根据权利要求4所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢的方法，其特征在于所述步骤2)中氢气气氛中还原温度为700-800℃，还原时间不低于2h。

9.根据权利要求4所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢的方法，其特征在于所述步骤2)中所述铬粉至少为微米铬粉，所述铝粉为纳米铝粉。

10.根据权利要求4所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢的方法，其特征在于所述步骤2)中机械球磨采用不锈钢作为研磨球，球粉比为15∶1，球磨时间不低于20h。

11.根据权利要求4所述的含铝氧化物弥散强化铁素体钢的方法，其特征在于所述步骤3)中放电等离子烧结致密化是用Φ20石墨磨具进行烧结，先100℃/min升温至750℃，然后50℃/min升温至900℃，然后100℃/min升温至1100℃，保温5min，最后100℃/min降至室温，在烧结过程中，所加压力为14KN。