[发明专利]一种用于纳米氧化物弥散强化钢的氧过饱和前驱粉的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于纳米氧化物弥散强化钢的氧过饱和前驱粉的制备方法，包括以下步骤：(1)取雾化铬粉、雾化钛粉、雾化钨粉、雾化钇粉、三氧化二钇粉和雾化铁粉，混合后，得到复合合金粉末；(2)将步骤(1)得到的复合合金粉末加入到搅拌球磨机中，在氩气保护下经过球磨处理后，得到氧过饱和合金粉；(3)将步骤(2)得到的氧过饱和合金粉置于氩气保护的环境中经过冷却处理。发明人发现通过加入雾化钇粉可以有效改善合金粉的表面活性，最终得到的用于纳米氧化物弥散强化钢的氧过饱和前驱粉与基体钢液浸润角小于90°，解决了钢液中合金粉浸润性差引起的合金粉团聚，有利于氧过饱和前驱粉在钢液中的快速均匀分散。

技术领域

本发明涉及特种材料制备技术领域，具体地说涉及一种用于纳米氧化物弥散强化钢的氧过饱和前驱粉的制备方法。

背景技术

弥散强化是材料强化方式之一，与固溶强化、应变强化、沉淀强化、细晶强化等强化方式相比，弥散强化突破了材料再结晶的限制，在接近熔点下依然保持强化作用。氧化物弥散强化钢(ODS钢)是弥散强化材料中重要的一种。ODS钢中细小且分布均匀的氧化物弥散相不仅能够显著提高钢的高温蠕变强度，而且能够作为微小氦泡的形核位点，使高能中子辐照产生的嬗变氦分布成更多数量的微小氦泡，显著提高钢的抗辐照肿胀能力，因此ODS钢被认为是最有发展前途的抗辐照核电用钢之一。

制备氧化物弥散强化合金的主要方法是机械合金化加粉末冶金成型。该方法可以成功制备氧化物弥散强化合金，但是耗时耗能，不易于大批量制备，难以实现工程应用。熔炼法成为实现ODS钢规模制备的有效途径。然而为了在合金中获得高数密度的氧化物，要求钢中的固溶氧含量需要达到1000ppm左右，熔融的钢液中饱和氧含量约为2000ppm，而凝固后的合金中氧浓度一般不超过30ppm，过高的溶解氧导致合金在凝固过程中形成气泡或夹杂物从而显著降低合金的性能。

目前，以加入含氧合金粉的方式在钢液中引入固相氧成为实现熔炼法制备ODS钢的主要途径，专利CN201410473694.0(中国)中提出通过将氧化钇直接添加到熔炼钢液中而实现ODS钢的制备；专利CN201510808687.6(中国)通过向钢液中加入铁的氧化物及稀土元素并快速铸造，通过铁的氧化物与稀土元素的反应获得氧化物弥散强化钢。然而由于氧化物的密度相对钢液较小，同时与钢液的润湿角大，直接加入的氧化物由于密度差异容易造成偏聚或上浮形成炉渣，难以实现氧化物的均匀分布。专利CN107541666B(中国)通过将机械合金化制备的氧饱和合金粉加入到钢液中，利用所述合金粉与钢液密度相近的特点实现均匀混合，并通过搅拌和快速冷却实现纳米氧化物的均匀弥散析出；但合金粉中加入的合金密度都低于纯铁密度，合金粉和钢液的密度之间仍存在一定差异，同时合金粉和钢液之间的润湿性也没有明显改善，根据国标GB/T 22638测得其实施例一步骤(1)制得的过饱和的氧化物弥散合金粉与T91马氏体钢的浸润角101°，实施例二步骤(1)制得的过饱和的氧化物弥散合金粉与T91马氏体钢的浸润角为97°。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种与目标钢液密度差小，润湿性更好的用于纳米氧化物弥散强化钢的氧过饱和前驱粉的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于纳米氧化物弥散强化钢的氧过饱和前驱粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)取雾化铬粉、雾化钛粉、雾化钨粉、雾化钇粉、三氧化二钇粉和雾化铁粉，混合后，得到复合合金粉末；

(2)将步骤(1)得到的复合合金粉末加入到搅拌球磨机中，在氩气保护下经过球磨处理后，得到氧过饱和合金粉；

(3)将步骤(2)得到的氧过饱和合金粉置于氩气保护的环境中经过冷却处理后，得到所述用于纳米氧化物弥散强化钢的氧过饱和前驱粉。