论文部分内容阅读
氧化物弥散强化(ODS)铁素体钢以其高的使用温度(500～1000℃)和抗辐照性能(最高到200dpa)成为第Ⅳ裂变堆和未来聚变堆候选结构材料之一。氧化物粒度、密度和均匀度的控制成为提高ODS铁素体钢性能的关键。相对于传统的机械合金化，本文以溶胶凝胶-还原的方式将氧化物弥散于合金钢中。采用放电等离子烧结(SPS)和热等静压(HIP)烧结方式对合金粉体进行致密化。 首次采用溶胶凝胶-还原的方式制备了成分为Fe-14Cr-3 W-0.2Ti-0.3Y合金粉体，XRD结果表明在1200℃、3h氢气还原得到纯相合金粉体。通过SPS烧结可获得致密度为97％的ODS铁素体钢。透射电镜(TEM)和能谱分析EDS表明制备的ODS铁素体钢中主要氧化物成分为Y2Ti2O7，氧化物粒径分布在55nm左右，体积密度为3.2×1019m-3。经热处理后样品抗拉强度达到1072 MPa，均匀伸长率达到14.5％。 溶胶凝胶-还原方式制备Fe-1.5Y2O3粉体，机械合金化加入其它商业粉体，结合HIP制备14Cr-ODS铁素体钢。质量0.8Kg、致密度可达99.7％。TEM和EDS的结果表明氧化物主要为Y-Ti-O和V-T-O化合物，粒径分布在8nm左右。样品经热处理后，抗拉强度达到840MPa，均匀延伸率达到13％。 通过SPS结合碳化钨模具制备纳米晶ODS铁素体钢，包含Fe-14Cr-2W-0.2Ti-0.3Y2O3.Fe-14Cr-2W-0.2Ti两种体系。在800℃、5min、318MPa烧结条件下，两种样品的致密度分别可达99.6％、99.7％。两种体系晶粒尺寸均分布在200～400nm，晶粒内部存在大量位错，热处理导致晶粒长大(400～800nm)。 利用改进的石墨模具烧结9Cr-ODS钢，0.1％C样品(Ⅰ)和0.2％C（样品Ⅱ）。SPS烧结样品致密度为98.1％。样品金相图片表明，热处理后样品Ⅱ的马氏体区域更多。TEM照片表明:低碳含量的样品Ⅰ中的氧化物尺寸更小、密度更高。热处理后，样品Ⅱ表现出更好的力学性能，抗拉强度达到948MPa，均匀延伸率为2.54％。铅铋腐蚀试验表明9Cr-ODS耐腐蚀性较好。