[发明专利]一种添加纳米粒子的高韧性强化钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种添加纳米粒子的高韧性强化钢。

背景技术

为了提高火力发电的热效率，减少 CO2排放，大力发展高参数、大容量的超超临界(USC)电站已是世界电力工业发展的一个重要趋势。而我国电站中常用的低合金铁素体钢、9％ -12％ Cr 型马氏体钢及通常的 18/8 型奥氏体钢，无论在高温强度或者抗氧化性能方面都已无法满足要求，只有发展既具有良好的高温性能，又具有相对较低成本的新型奥氏体耐热钢才能满足超超临界电站对高温材料的需求。经过多年的研究和开发，目前已经有多种奥氏体耐热钢被开发出来并得到了应用，其中主要利用富铜相并辅以 MX 相和 M23C6碳化物析出相强化的 18Cr9Ni3CuNbN( 超级 304H 钢 ) 奥氏体型高强度耐热钢的高温强度钢，抗氧化、焊接和加工性能均良好，目前已作为超超临界电站锅炉的过热器、再热器管道的首选材料而在全世界范围内被广泛使用。

现已证实超级 304H 钢中最主要的强化相是富铜纳米相。由于纯净钢中碳、氮含量极低，传统的微合金化元素的作用无法得到充分发挥。因此在材料合金化设计时，需要选择不依赖碳、氮的强化元素。铜是一种不需要 C、N 元素，即可在钢中产生强烈析出强化效果的合金元素。同时，它的析出相具有良好的塑性，从而保证了钢在具有高强度的同时具有高塑性。除此之外，它还能提高钢的抗腐蚀和焊接性能，所以，Cu 在高纯净钢中是非常理想的强化元素。

在钢中加入铜，可以提高钢的耐蚀性、强度，改善焊接性、提高抗疲劳性、成型性与机加工性等。虽然铜在钢中具有许多优良的作用，但当铜在钢中的含量达到一定数量时，在钢加热到一般的热加工温度时，会产生明显的热脆倾向，因此，钢中铜的加入受到限制，长期以来它在结构钢中只用作抗腐蚀元素。但当钢中铜含量低于0.6wt％时，无明显的强化作用，只有铜的含量大于 0.75wt％时，其强化作用才能显现。随着现代冶金技术的进步，钢材合金成分控制精度大大提高，杂质元素含量明显下降，钢质越来越纯净，含铜合金化钢热加工后，经过时效处理，细小而弥散分布的析出物能使强度水平大幅度提高，同时高纯净的基体和高塑性的析出物颗粒保证了钢的高强韧性。此外，可通过特定的热处理与析出行为的配合来细化钢的组织，以进一步提高钢材性能。

目前已有的材料及制备技术中，存在的主要问题是 ：由于富铜纳米相在基体中分布不均匀，也不能有效控制纳米相的析出，不能均匀制备高强度、抗氧化、焊接和加工性能均良好的强化钢。因此，需要开发一种具有异质形核的高温强度钢及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种添加纳米粒子的高韧性强化钢。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种添加纳米粒子的高韧性强化钢，其特征在于，包括下列重量份数的物质：铜35-46份，铁粉15-32份，球墨铸铁粉末5-17份，乙烯—醋酸乙烯共聚物14-16份，丙烯酸树脂5-7份，纳米银9-17份，氧化铝10-14份，聚氨基甲酸酯3-4份，纳米氧化硅11-14份，硅酸铝3-8份，砂12-23份，玻璃纤维15-19份。

本发明的有益效果是：本发明韧性较好，组织均匀，强度和韧性均得以提高，达到强韧性要求。

具体实施方式

实施例1

一种添加纳米粒子的高韧性强化钢，包括下列重量份数的物质：铜46份，铁粉32份，球墨铸铁粉末17份，乙烯—醋酸乙烯共聚物16份，丙烯酸树脂5-7份，纳米银17份，氧化铝14份，聚氨基甲酸酯4份，纳米氧化硅14份，硅酸铝3-8份，砂23份，玻璃纤维19份。

实施例2

一种添加纳米粒子的高韧性强化钢，包括下列重量份数的物质：铜35份，铁粉15份，球墨铸铁粉末5份，乙烯—醋酸乙烯共聚物14份，丙烯酸树脂5份，纳米银9份，氧化铝10份，聚氨基甲酸酯3份，纳米氧化硅11份，硅酸铝3份，砂12份，玻璃纤维15份。