【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及核材料，尤指可以有效地提升核結(jié)構(gòu)材料在高溫、高壓及強(qiáng)輻照等極端環(huán)境下的綜合性能，滿足先進(jìn)核能系統(tǒng)對(duì)材料性能的嚴(yán)苛要求的高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ods-fecral合金復(fù)合材料的制備方法。
技術(shù)介紹
1、核能，作為一種可以大規(guī)模取代化石燃料的清潔能源，日益受到人們的廣泛關(guān)注。在先進(jìn)核能系統(tǒng)的運(yùn)行中，核結(jié)構(gòu)材料需要在極端環(huán)境下工作，包括高溫、高壓以及強(qiáng)輻照條件。因此，這些材料必須具備出色的機(jī)械性能、抗輻照性能和耐腐蝕性能。
2、ods-fecral合金因其在高溫環(huán)境中表現(xiàn)出的優(yōu)異機(jī)械性能和抗輻照性能，以及良好的抗氧化性能，被視為先進(jìn)核能系統(tǒng)候選結(jié)構(gòu)材料的重要選擇。然而，金屬材料在提升強(qiáng)度的過程中往往會(huì)犧牲塑性和韌性，ods合金在塑性和韌性方面仍有待進(jìn)一步提升；同時(shí)，石墨烯，這種獨(dú)特的二維材料，以其特有的蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)和極高的鍵合強(qiáng)度而備受矚目。它被認(rèn)為是目前已知最為堅(jiān)固和高強(qiáng)度的物質(zhì)，楊氏模量約為1tpa，抗拉強(qiáng)度高達(dá)130gpa，這些數(shù)值分別是高強(qiáng)度鋼的六倍和六十倍以上。此外，石墨烯的二維結(jié)構(gòu)還為其帶來了卓越的韌性。因此，將石墨烯與ods-fecral合金進(jìn)行復(fù)合，有望制備出兼具高強(qiáng)度和高韌性的新型復(fù)合材料，以滿足先進(jìn)核能系統(tǒng)的需求。
3、在復(fù)合材料的制備過程中，石墨烯的添加不僅能顯著提升基體的機(jī)械性能，還能改善其導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。然而，由于石墨烯納米片具有極大的比表面積，片層之間會(huì)因范德華力而團(tuán)聚，從而影響其強(qiáng)化效果。因此，如何有效分散石墨烯納米片成為一大技術(shù)挑戰(zhàn)；即便解決了石墨烯納米片的分散
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)目的在于解決石墨烯納米片在ods-fecral合金中分散性和最佳或最優(yōu)添加量的問題，進(jìn)而平衡抗拉強(qiáng)度和韌性之間的關(guān)系，基于此提供一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ods-fecral合金復(fù)合材料及其制備方法。
2、本專利技術(shù)為了解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ods-fecral合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：
3、所述的制備方法包括以下步驟：
4、(1)將特定比例的石墨烯納米片與ods-fecral合金粉末通過聲學(xué)共振混合儀混合，獲得均勻的復(fù)合粉末；
5、(2)采用特定的全方位行星球磨機(jī)球磨工藝處理上述復(fù)合粉末，獲得石墨烯納米片增強(qiáng)的ods-fecral合金復(fù)合粉末；
6、(3)通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)，利用特定的燒結(jié)制度，制備出石墨烯納米片增強(qiáng)的ods-fecral合金復(fù)合材料。
7、所述步驟(1)中ods-fecral合金粉末成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)特定范圍包括(7.0-8.0)％cr，(1.6-2.1)％w，(4.5-5.5)％al,(0.5-0.6)％si，
8、(0.16-0.20)％v，(0.3-0.35)％y2o3，且c、n含量小于0.04％，其余為fe。
9、所述步驟(1)中石墨烯納米片與ods-fecral合金粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：石墨烯納米片占0-5.0wt.％，納米片的厚度為3-10nm，納米片平均粒徑為5-15μm，ods-fecral合金的平均粒徑為100-120μm，氧含量控制在400ppm以下；
10、所述步驟(1)中聲學(xué)共振混合儀的振動(dòng)頻率為60hz，振動(dòng)混合時(shí)間為4-6min。
11、所述步驟(2)中全方位行星球磨機(jī)的球磨過程包括兩個(gè)階段：先以200-300rpm/min的速度球磨25-35h，再以500-600r/min的速度球磨1-2h，得到復(fù)合粉末。
12、所述步驟(2)在氬氣保護(hù)下于全方位行星球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，其中球磨參數(shù)的球料比為5:1，球磨介質(zhì)為不銹鋼球。
13、所述步驟(1)中ods-fecral合金粉末成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7％cr，2％w，5％al，0.2％v，0.5si，0.35％y2o3，c、n含量小于0.04％，其余為fe。
14、所述步驟(1)中ods-fecral合金粉末成分石墨烯納米片的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5-1.0％。
15、所述步驟(3)中通過放電等離子(sps)燒結(jié)方式制得具有高強(qiáng)高韌的石墨烯納米片增強(qiáng)ods-fecral合金復(fù)合材料；燒結(jié)制度為1050-1150℃，保溫3-4min,燒結(jié)壓力為50-60mpa。
16、制備得到的石墨烯納米片增強(qiáng)的ods-fecral合金復(fù)合材料的室溫抗拉強(qiáng)度為1200-1250mpa，延伸率為16％左右，甚至可以恒定大于等于16％。
17、本專利技術(shù)達(dá)到的有益效果是：本專利技術(shù)的主要目的是提供一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ods-fecral合金復(fù)合材料的制備方法，該方法通過特定的工藝步驟，有效地解決了石墨烯納米片在ods-fecral合金中的分散問題，并確定了石墨烯的最佳添加量，從而顯著提升了復(fù)合材料的機(jī)械性能；更具體的是本專利技術(shù)通過特定的工藝步驟，解決了石墨烯納米片在ods-fecral合金中的分散問題，并確定了石墨烯的最佳添加量，從而最大限度地發(fā)揮了石墨烯的優(yōu)點(diǎn)；制備出的石墨烯增強(qiáng)ods-fecral合金復(fù)合材料在室溫下具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度和韌性，滿足了先進(jìn)核能系統(tǒng)對(duì)材料性能的嚴(yán)苛要求；并且本制備方法具有周期短、簡(jiǎn)單、方便等特點(diǎn)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述的制備方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中ODS-FeCrAl合金粉末成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)特定范圍包括(7.0-8.0)％Cr，(1.6-2.1)％W，(4.5-5.5)％Al,(0.5-0.6)％Si，(0.16-0.20)％V，(0.3-0.35)％Y2O3，且C、N含量小于0.04％，其余為Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中石墨烯納米片與ODS-FeCrAl合金粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：石墨烯納米片占0-5.0wt.％，納米片的厚度為3-10nm，納米片平均粒徑為5-15μm，ODS-FeCrAl合金的平均粒徑為100-120μm，氧含量控制在400ppm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中全方位行星球磨機(jī)的球磨過程包括兩個(gè)階段：先以200-300rpm/min的速度球磨25-35h，再以500-600r/min的速度球磨1-2h，得到復(fù)合粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)在氬氣保護(hù)下于全方位行星球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，其中球磨參數(shù)的球料比為5:1，球磨介質(zhì)為不銹鋼球。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中ODS-FeCrAl合金粉末成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7％Cr，2％W，5％Al，0.2％V，0.5Si，0.35％Y2O3，C、N含量小于0.04％，其余為Fe。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中ODS-FeCrAl合金粉末成分石墨烯納米片的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5-1.0％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中通過放電等離子(SPS)燒結(jié)方式制得具有高強(qiáng)高韌的石墨烯納米片增強(qiáng)ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料；燒結(jié)制度為1050-1150℃，保溫3-4min,燒結(jié)壓力為50-60MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：制備得到的石墨烯納米片增強(qiáng)的ODS-FeCrAl合金復(fù)合材料的室溫抗拉強(qiáng)度為1200-1250Mpa，延伸率為大于等于16％。
...【技術(shù)特征摘要】
1.高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ods-fecral合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述的制備方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ods-fecral合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中ods-fecral合金粉末成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)特定范圍包括(7.0-8.0)％cr，(1.6-2.1)％w，(4.5-5.5)％al,(0.5-0.6)％si，(0.16-0.20)％v，(0.3-0.35)％y2o3，且c、n含量小于0.04％，其余為fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ods-fecral合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中石墨烯納米片與ods-fecral合金粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：石墨烯納米片占0-5.0wt.％，納米片的厚度為3-10nm，納米片平均粒徑為5-15μm，ods-fecral合金的平均粒徑為100-120μm，氧含量控制在400ppm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ods-fecral合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中聲學(xué)共振混合儀的振動(dòng)頻率為60hz，振動(dòng)混合時(shí)間為4-6min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高韌石墨烯納米片彌散ods-fecral合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中全方位行星球磨機(jī)的球磨過程包括兩個(gè)階段：先以200-300rpm/min的速度球磨25-35h，再以500-600r/min的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹書光，王輝，潘文高，張樹輝，吳浩然，馮世壕，史榮豪，杜娟，岳鵬飛，張國(guó)賞，宋克興，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河南省科學(xué)院材料研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。