[发明专利]ODS-Fe3

说明书

本发明涉及ODS‑Fe₃Al合金、合金制品及其制备方法。所述ODS‑Fe₃Al合金包括Fe₃Al合金基体以及弥散分布在所述Fe₃Al合金基体中的氧化物；在所述ODS‑Fe₃Al合金中，所述氧化物的含量为0.1at.％～1.0at.％；所述氧化物的尺寸小于50nm。所述ODS‑Fe₃Al合金中弥散分布有氧化物增强相，其晶相结构均匀，可以使ODS‑Fe₃Al合金在1000℃以上的高温下持久、稳定地应用。

技术领域

本发明涉及金属材料、合金领域，具体而言，涉及ODS-Fe₃Al合金、合金制品及其制备方法。

背景技术

Fe₃Al金属间化合物具有优异的抗氧化、抗硫蚀和抗渗碳性能，可以应用于中高温氧化或硫蚀环境中，如用于制备热力发电厂热交换器部件。为了提高发电厂的工作效率，需要采用更高温度(1000℃)的燃气蒸汽。然而，采用常规铸造工艺获得的Fe₃Al合金在这一温度范围下的持久性能不足，导致其无法在1000℃以上的高温下进行长时应用。

为了提高Fe₃Al合金的高温持久应用性能，可以通过以下几个方式提升合金的高温性能、延长其持久寿命：(1)采用热机械处理工艺，使合金中弥散析出可在1000℃高温稳定存在的强化相，以阻碍位错运动；(2)采用机械合金化工艺，在合金中添加可以在1000℃高温稳定存在的弥散分布氧化物，以阻碍位错运动；(3)采用适合的热机械处理工艺，使合金获得粗晶组织，以提高合金的高温强度。

然而，根据Fe₃Al-Cr相图，Cr在Fe₃Al合金中的固溶度为6at.％，含5 at.％Cr的Fe₃Al合金中难以沉淀析出可在1000℃稳定存在的第二相，因而第一种方法难以实现。第二种方法的适用性较广，例如，专利文献 CN109594017A曾报道了一种氧化物弥散强化FeCrAl合金管材的制备方法，通过机械合金化法制备ODS-FeCrAl粉末，随后利用热等静压或热挤压工艺实现热固化，并采用穿孔和冷轧工艺获得所需尺寸的管材。该工艺在合金中引入了高密度弥散分布的纳米尺寸Y₂O₃、Y-Al-O氧化物颗粒，可在塑性变形过程中钉扎位错、抑制位错和晶界运动，使得合金的强度明显提升。第三种方法是通过减少晶界来减少高温下由于晶界滑动或迁移导致的形变，以达到提高合金高温性能的目的。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种ODS-Fe₃Al合金，所述ODS-Fe₃Al合金中弥散分布有氧化物分散相，其晶相结构均匀，可以使ODS-Fe₃Al合金在1000℃以上的高温下持久、稳定地应用。

本发明的第二目的在于提供基于上述ODS-Fe₃Al合金的合金制品，例如合金板材，该板材能够在1000℃以上的高温下的保持持久的寿命，性能稳定。

本发明的第三目的在于提供上述合金制品的制备方法，该方法高效易行，制备得到的合金制品中弥散分布的纳米氧化物粒子具有稳定的化学性质和形状，并与基体形成非共格界面的强化相，使得合金制品在1000℃下具有良好、持久的应用性能。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

ODS-Fe₃Al合金，其包括Fe₃Al合金基体以及弥散分布在所述Fe₃Al合金基体中的氧化物；

在所述ODS-Fe₃Al合金中，所述氧化物的含量为0.1at.％～1.0at.％；所述氧化物的尺寸小于50nm。