【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種通過外加粒子細化低活化鐵素體馬氏體（rafm）鋼組織的方法，屬于特種核電材料制備，具體地說是在rafm鋼澆注時期添加含有微納米級別氧化物的粉末，再通過適當的軋制及熱處理工藝使其均勻分布，以此達到細化rafm鋼組織的目的。
技術介紹
1、低活化鐵素體/馬氏體（rafm）鋼具有較低的輻照腫脹和熱膨脹系數、較高的熱導率等優良的熱物理和機械性能，被普遍認為是未來聚變示范堆和聚變動力堆的首選候選包層結構材料。但現有的rafm鋼的高溫力學性能不足，難以滿足新一代裂變反應堆和未來聚變反應堆的使用要求，迫切需要組織優化來提升高溫力學性能。
2、rafm鋼最有效的強化方式為第二相彌散強化，主要強化相是細小的碳化物和氧化物相。然而，rafm鋼的工作環境使它需要在超過550℃的環境長期服役，該環境會使碳化物發生明顯粗化，從而降低rafm鋼的高溫強度。與之相比，氧化物大多是極其穩定的粒子，在高溫下也不易發生粗化，其作為析出相可以使rafm鋼的組織更加穩定，同時，鋼中細小的氧化物可以促進rafm鋼組織細化，從而使其高溫性能提升。因此，使鋼中實現彌散分布細小的氧化物粒子成為改善rafm鋼的高溫性能的重要途徑。
3、專利cn115029612a(中國)采用鑄造法，在鑄造過程中引入弱氧化氣體，使其和熔池中的釔發生反應生成氧化物粒子并使其彌散分布。然而，該方法氧化時間較短，無法將鋼液中的釔氧化完全，并且氧化后的產物無法確定全是所需要的氧化物。
4、專利cn201410407312.4(中國)、cn201410
5、專利cn101967534a（中國）將納米氧化物與高純鐵粉球磨混合并壓制成形制備出納米添加劑顆粒，隨后在出鋼過程中隨鋼流加入，最后得到含氧化物的鋼錠。然而，該方法得到的鋼中的氧化物分布不夠彌散，氧化物在鋼液中易上浮和團聚的問題仍然存在。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對當前技術中，機械合金化法和粉體熱等靜壓/熱擠壓工藝引入氧化物顆粒工藝繁瑣、成本高、無法進行大規模工業化生產等問題，提供一種通過外加粒子細化rafm鋼組織的方法。該方法在熔煉末期加入含微納米級氧化物粉，來實現氧化物在鋼中彌散分布的效果；同時添加鎢鐵粉，以平衡混合粉末的密度；并經高溫軋制后，進行了淬火和高溫回火來細化組織。本專利技術操作簡便，成本較低且適用于大規模生產細化rafm鋼的組織，改善rafm鋼高溫性能。
2、本專利技術解決該技術問題所采用的技術方案是：
3、一種通過外加粒子細化rafm鋼組織的方法，該方法包括如下步驟：
4、（1）將硝酸釔六水合物和硝酸鋯五水合物按比例混合加入到去離子水中，之后利用電磁攪拌器加熱攪拌直至溶液透明；
5、其中，質量比為，硝酸釔六水合物：硝酸鋯五水合物=6：5；
6、每100毫升去離子水加入20~30g硝酸釔六水合物；
7、（2）將攪拌后的溶液放入100℃-160℃的鼓風干燥箱中干燥12-24小時，得到前驅體粉末；
8、（3）將前驅體粉末放入馬弗爐升溫至500℃~1200℃焙燒4~6h，得到y-zr-o粉末；
9、（4）將y-zr-o粉末、鎢鐵粉和純鐵粉混合后添加至行星球磨機中進行球磨，得到微納米級的氧化物分散的混合粉末；
10、其中，質量比為，y-zr-o粉末：鎢鐵粉：純鐵粉=1：1~2：4~10；球磨時間為12~90小時
11、（5）將混合粉末放入液壓機中冷壓成塊體，隨后放入管式爐中進行熱燒結得到中間合金塊體；
12、其中，燒結溫度為1000℃~1200℃，燒結時間為1~2h。
13、（6）按照基材的組成備料，將各組分預先放入真空感應爐中進行熔煉，待各組分全部熔化后保溫10~20min，將中間合金塊體投入鋼液中在1600℃~1800℃下保溫5~10min，隨后進行澆注，得到含微納米級的氧化物粒子的鋼錠；其中，質量比為，基材：中間合金塊=1：0.005~0.1；
14、（7）將鋼錠加熱到1100~1250?℃下保溫20~30min處理，然后用槽軋機進行軋制處理，軋制變形量為40~70?%；軋制完成之后，對試樣進行980?℃~1050℃保溫20~30?min的淬火處理，再進行1~2h高溫回火處理，高溫回火溫度650℃～800℃，得到性能提高的低活化鐵素體馬氏體鋼。
15、所述的基材具體為rafm鋼。
16、利用真空感應電爐熔煉技術，通過預先球磨混合氧化物粉末、鎢鐵粉末和純鐵粉末，使氧化物粉末預先彌散分布在中間合金塊體中，隨后在熔煉后期投入鋼液中，再經過軋制與淬火回火的熱處理工藝從而獲得微納米級別氧化物均勻分布的rafm鋼，以此達到彌散強化的效果，細化rafm鋼的組織。
17、本專利技術的實質性特點為：
18、當前技術中，氧化物彌散強化鋼大多都是用粉末冶金的方法來制備，但使用粉末冶金的方法無法進行大批量的工業生產且成本較高。
19、而本專利技術的主要生產步驟為鑄造法，有利于進行大規模的工業生產；并且與其他鑄造法在鋼中生成氧化物（如內生法）不同，本專利技術是通過利用密度較大的鎢鐵粉來平衡密度較小的氧化物粉末，解決氧化物粒子在鋼液中易上浮的問題，并且鎢鐵粉的加入可以改善氧化物粒子與鋼液的潤濕角，可以使其更易彌散分布在鋼中；此外，本專利技術利用球磨工藝，使氧化物預先細化并且彌散分布于鎢鐵粉和純鐵粉中，進而解決了氧化物在鋼液中容易發生團聚的問題；在鑄造結束后進一步通過熱軋以及淬火和高溫回火，使鋼的性能進一步提高。
20、本專利技術的有益效果：
21、1、相比于氧化物彌散強化鋼現在的主流制備工藝-粉末冶金，本專利技術省去了工藝復雜且時間較長的熱成型過程，除此之外，本專利技術可以實現單批次大批量生產，可以有效降低成本以及提高生產效率。
22、2、微納米級別氧化物粒子的加入，可以有效地細化原奧氏體晶粒和馬氏體板條束，并且可以使析出相尺寸減小的同時密度增加。
23、3、對鋼錠隨后進行合適的軋制及熱處理工藝處理，可以使組織進一步細化，延伸率由18.5%（不含氧化物鋼）提高至25.2%（含氧化物鋼）。
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1.一種通過外加粒子細化RAFM鋼組織的方法，其特征為該方法包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的通過外加粒子細化RAFM鋼組織的方法，其特征為每100毫升去離子水加入20~30g硝酸釔六水合物。
3.如權利要求1所述的通過外加粒子細化RAFM鋼組織的方法，其特征為所述的基材具體為RAFM鋼。
【技術特征摘要】
1.一種通過外加粒子細化rafm鋼組織的方法，其特征為該方法包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的通過外加粒子細化rafm鋼組織的方法，其特征為每1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳新財，肖志霞，徐夢凱，劉寶璽，孫繼兵，
申請(專利權)人：河北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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