[发明专利]一种氮化物强化ODS钢及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化物强化ODS钢，其特征在于，按重量百分比计，其成分如下：

C:≤0.03％，Si:≤0.5％，Mn:0.6～1.5％，Cr:8.0～15.0％，W:≤1.5％，Mo:≤1.5％，(W+Mo):1.0～1.5％，Nb:0.02～0.06％，Ta:0.05～0.15％，(Nb+Ta):0.10～0.15％，V:0.15～0.30％，0.05％≤Y₂O₃≤0.5％，N:0.02～0.08％，Co:≤0.05％，Ni:≤0.01％，Al:<0.01％，Ti:<0.005％，Cu:<0.01％，P<0.010％，S<0.005％，Fe余量；通过控制碳含量在0.03％以下，避免形成高温长时服役条件下易粗化的M₂₃C₆碳化物，M主要为Cr或Fe，而仅由具有热稳定性且弥散分布的纳米级氮化物和氧化物协同强化，由此获得优异的高温组织热稳定性与优异的抗辐照性能。

2.按权利要求1所述的氮化物强化ODS钢，其特征在于，其组织为铁素体或者马氏体组织，其上分布的纳米级氮化物的尺寸在10～50nm之间，数密度在10²¹～10²²个/立方米的数量级，而纳米氧化物颗粒的尺寸在20nm以下，数密度在10²³个/立方米的数量级。

3.按权利要求1～2之一所述的氮化物强化ODS钢的制备方法，其特征在于，该氮化物强化ODS钢的制备过程包括：母合金冶炼→粉末雾化→高能球磨→粉末包套抽气→热等静压固化成型→热轧→热处理，最终获得所需的组织；

按重量百分比计，氮化物强化ODS钢的母合金成分为：C:≤0.005％；Si:≤0.5％；Mn:0.6～1.5％；Cr:8.0～15.0％；W:≤1.5％；Mo:≤1.5％；(W+Mo):1.0～1.5％；Nb:0.02～0.06％；Ta:0.05～0.15％；(Nb+Ta):0.10～0.15％；V:0.15～0.30％；N:0.02～0.08％；Co:≤0.05％；Ni:≤0.01％；Al:<0.01％；Ti:<0.005％；Cu:<0.01％；P<0.010％，S<0.005％；Fe余量；简写为：Fe-0C-(8～15)Cr-1.25(W+Mo)-0.20V-0.12(Ta+Nb)-1.0Mn。

4.按权利要求3所述的氮化物强化ODS钢的制备方法，其特征在于，Fe-0C-(8～15)Cr-1.25(W+Mo)-0.20V-0.12(Ta+Nb)-1.0Mn母合金中，Mn、Ta元素为易烧损元素，需按90～93％收得率进行配料，并在精炼时加入Mn、Ta元素，精炼时间为10～30min，期间搅拌3～5次。

5.按权利要求3所述的氮化物强化ODS钢的制备方法，其特征在于，母合金粉末雾化要求如下：粒度<40μm，雾化气体压力>3.5MPa，过热度>200℃，保护气氛为体积纯度99.99％以上的氩气。

6.按权利要求3所述的氮化物强化ODS钢的制备方法，其特征在于，为了使粒径为20～50nm的Y₂O₃纳米颗粒均匀弥散分布于母合金粉末中，高能球磨工艺参数控制如下：球磨气氛为体积纯度99.99％以上的氩气，球料质量比为(5～10):1，球磨时间40～60h，转速为350～500r/min。

7.按权利要求3所述的氮化物强化ODS钢的制备方法，其特征在于，为了去除粉末颗粒表面吸附的气体减小孔隙率，粉末包套的抽气工艺如下：真空度为10^-1Pa，温度为400～500℃，时间为3～5h。

8.按权利要求3所述的氮化物强化ODS钢的制备方法，其特征在于，粉末包套的热等静压固化成型工艺如下：压力为120～150MPa，温度为1000～1200℃，保温保压时间为3～5h。