[发明专利]一种强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，基于304L不锈钢的成分牌号，在304L不锈钢的粉料中添加钼元素、钴元素、铜元素以及稀土元素，并控制粉料中的硫元素含量和磷元素含量，定制得到成形粉料；步骤2，通过激光打印机使用成形粉料进行SLM成形，得到强抗质子辐照新型304L不锈钢材料。

技术领域

本发明属于核电领域，具体涉及一种强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法。

背景技术

能源是人类文明和工业发展的重要资源，环境污染和能源短缺已成为全世界面临的共同难题。核能作为新型能源具有绿色清洁、环境友好和能量密度高等突出优点，因而受到国内外的广泛关注。快速发展和安全利用核能，也成为我们国家具有战略意义的决策。发展核能，首要解决的问题之一就是选择合适的金属结构材料，以满足核电设备长期安全运行的要求。核用构件长期经受高温高压和中子辐照等苛刻的运行环境，对材料的综合性能提出了很高的要求。先进核能系统的发展迫切需要能够承受极端运行环境和降低生产成本的技术。增材制造(Additive manufacturing，AM)技术具有一体成型复杂零件和降低成本方面具有巨大的潜力，因此AM技术被提出用于制造核用构件。AM是基于计算机辅助三维(3D)几何设计逐层制造组件的过程。与传统工艺相比，它不仅能够缩短加工周期，降低生产成本，而且具有设计灵活、材料利用率和成型精度高等优点，具有广阔的应用前景。不锈钢由于同时具有高温力学、耐腐蚀、耐辐照以及可焊接等优异的综合性能，作为首选材料被广泛用于制备重要的核电金属构件。3D打印奥氏体不锈钢具有与传统制备显著不同的微观组织结构，主要是由于成型过程具有温度梯度高、冷却速度快的特点，导致了细晶组织的产生，3D打印不锈钢的组织特征为多尺度分级结构，具体表现为生成柱状晶组织和晶内胞状亚结构，胞晶尺寸为亚微米级或纳米级，胞晶壁由高密度位错组成。此外，在3D打印奥氏体不锈钢中，还发现了δ铁素体、σ相和纳米尺度的氧化物颗粒等。这些组织结构特征，恰与提高材料抗辐照性能的原理一致。但是现有技术中，3D打印得到304L不锈钢的抗质子辐照性能较差。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法。

本发明提供了一种强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，基于304L不锈钢的成分牌号，在304L不锈钢的粉料中添加钼元素、钴元素、铜元素以及稀土元素，并控制粉料中的硫元素含量和磷元素含量，定制得到成形粉料；

步骤2，通过激光打印机使用成形粉料进行SLM成形，得到强抗质子辐照新型304L不锈钢材料。

在本发明提供的强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，钼元素的添加量为0.1wt％-1wt％，钴元素的添加量为0.005wt％-0.02wt％，铜元素的添加量为0.01wt％-0.05wt％。

在本发明提供的强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，控制硫元素的含量≤0.01wt％，控制磷元素的含量为0.01wt％～0.04wt％。

在本发明提供的强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，稀土元素为Ce。

在本发明提供的强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，通过激光打印机进行SLM成形时，工艺参数如下：激光功率为200W-300W，扫描速度为1000mm/s-1200mm/s，层厚为35μm-45μm，并采用错层扫描策略，层与层之间夹角60°-70°。

发明的作用与效果