[发明专利]一种批量化制备弥散强化金属材料的方法有效

专利信息
申请号: 202110992691.8 申请日: 2021-08-27
公开(公告)号: CN113926856B 公开(公告)日: 2022-08-19
发明(设计)人: 谌继明;郑鹏飞;张归航;李峰;钱伟;魏然;车通;刘星;张明;徐莉莎 申请(专利权)人: 核工业西南物理研究院
主分类号: B21B1/40 分类号: B21B1/40;B21B37/16;B21B37/56;B21B37/74;B02C17/10;B08B3/08;B08B3/12;B21B45/02;C21D1/30;C21D1/773;C21D1/74;C23C14/34;C23C24/04;C23C14/16
代理公司: 核工业专利中心 11007 代理人: 陈丽丽
地址: 610041 四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 批量 制备 弥散 强化 金属材料 方法
【说明书】:

发明属于材料制备领域,具体公开了一种批量化制备弥散强化金属材料的方法,包括金属箔/板加工:对金属表面进行清洁处理后进行反复冷轧处理;对金属箔/板进行超声清洗;然后在真空下对金属箔/板进行去应力退火处理;金属箔/板镀膜:对金属箔/板进行弥散相原料镀膜,获得弥散相原料镀层;多道次热轧处理:将金属箔/板进行叠层和热轧预处理;然后再进行多道次循环的“叠层+真空热轧”处理;致密化处理:将叠层金属箔置入模具中,放入包套中进行热等静压处理,经时效热处理获得弥散强化的金属材料。本发明制备方法工艺简单、高效且重复性好、弥散相颗粒的数量和均匀分布可有效调控。

技术领域

本发明属于材料制备领域,具体涉及一种批量化制备弥散强化金属材料的方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展,材料的服役环境越来越复杂苛刻,对材料性能的要求也越来越高。例如,聚变堆结构材料,尤其是包层/第一壁结构材料,由于所处环境极为恶劣,要求材料具有优良的低活化特性、高温强度、抗辐照肿胀和辐照损伤、高热传导性、低热膨胀系数、较好的抗蠕变性能、良好的加工性能以及耐冷却剂腐蚀等特性,传统材料越来越不能满足于此类性能的要求,研究设计性能更优且能批量化生产的材料迫在眉睫。

氧化物/碳化物/氮化物弥散强化相一般都具有较高的热稳定性和硬度,控制其在基体材料中的密度、尺寸以及分布,就可以制备出适用于不同领域的弥散强化合金材料。弥散相的添加不仅可以提高材料的强度,还可以降低材料在高温下的晶粒长大速率,因此被广泛地应用于核能、电子、汽车、航空航天等工业领域。

目前弥散强化合金材料的制备方法主要包括熔炼法和机械合金化法两种。熔炼法是将基质和弥散相原料以所需比例放在一起,通过合适的方法熔化,然后浇铸熔体。但是,如果弥散相原料是纳米级陶瓷颗粒的情况下,要将其均匀地分散在金属基质熔体中是不容易的。具体表现为易于成团簇、分布不均匀,即使用剧烈的搅拌和超声波分散也难以达到均匀化。而如果弥散相原料为纯金属,例如在熔炼中掺入钇等金属,再进行后续内氧化生成弥散相的方式,也会经常遇到钇含量不可控的问题,例如烧蚀或溶解度低,依然不能起到有效的强化作用。更有效的方法是通过粉末冶金的方式,进行机械研磨金属颗粒和弥散相原料的混合物,但是这种方法也存在着冷焊现象严重、成粉率低、引入杂质含量高的问题;从质量和效率上都有待提升。

因此,亟待开发一种可批量化的高质量弥散强化合金材料制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种批量化制备弥散强化金属材料的方法,该制备方法工艺简单、高效且重复性好、弥散相颗粒的数量和均匀分布可有效调控。

实现本发明目的的技术方案:

一种批量化制备弥散强化金属材料的方法,所述方法包括如下步骤:

步骤(1)、金属箔/板加工:对金属表面进行清洁处理,清洁处理后进行反复冷轧处理,直至加工为厚度为0.1-10mm的金属箔/板;使用有机溶剂对金属箔/板进行超声清洗去除油渍;然后在真空下对金属箔/板进行去应力退火处理;

步骤(2)、金属箔/板镀膜:对去应力退火处理后的金属箔/板进行弥散相原料镀膜,获得弥散相原料镀层,弥散相原料镀层的厚度为100nm-30μm;

步骤(3)、多道次热轧处理:将镀上弥散相原料膜的金属箔/板进行叠层和热轧预处理,将其处理为厚度为0.02-0.5mm的长箔;然后对预处理的长箔再进行多道次循环的“叠层+真空热轧”处理,直至单层金属箔的厚度为0.1-1μm;

步骤(4)、致密化处理:将多道次热轧处理后的叠层金属箔置入模具中,放入包套中进行热等静压处理,处理后卸压、冷却,经时效热处理获得弥散强化的金属材料。

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