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稀土元素以其优良的理化性能被广泛应用于石油化工、冶金以及电力电子等多个领域。第二次世界大战期间,稀土元素被应用于钢铁工业制造,起到净化钢液、细化晶粒以及变质作用。随着钢液洁净度不断提高,稀土元素在钢铁中的应用有了新方向,即稀土微合金化。但在传统的钢铁冶炼过程中,添加的稀土氧化物与钢液中O、S等有害元素结合并上浮于钢液表面,钢液中残留的稀土元素很少,不能充分发挥稀土元素在钢铁生产中的优势,所以如何使稀土元素充分均匀混合在钢铁中,成为一个重要的研究方向。本文针对传统钢铁冶炼过程中这一问题,采用粉末冶金手段,以30μm雾化铁粉为基体,50 nm氧化铈粉为弥散体,通过机械合金化+高温致密化工艺制备出氧化铈弥散强化铁基合金,拓展了稀土氧化物与铁合金的结合方式,为钢铁材料性能的提升寻求可能的制备途径。 本论文采用高能振动球磨+冷压成型+放电等离子热压烧结(SPS)和高能振动球磨+热等静压烧结(HIP)这两种制备路线制备氧化铈弥散强化铁基合金。主要研究了制备过程中球磨方式、烧结温度和原料配比对氧化铈弥散强化铁基合金的物理性能、力学性能和微观组织影响。通过性能测试和微观形貌分析,探索出氧化铈弥散强化铁基合金的最佳制备工艺参数。 实验研究表明:原料采用1%氧化铈粉和99%铁粉,磨球/原料/乙醇体积比1:1:2,球磨转速为1000 r/min,球磨6 h,可以得到最佳机械合金化粉末,用于SPS工艺和HIP工艺烧结。对于HIP工艺,当烧结温度1300℃、压力150 MPa以及保温2 h时,可以得到性能最优的合金。此时合金的最高抗弯强度为709 MPa;最高抗拉强度为546 MPa;最高冲击吸收能为59.7 MPa。经SPS制备出的合金的相对密度和维氏硬度为97.23%和91 N/mm2;而在同温同压条件下HIP制备出的合金的相对密度和维氏硬度分别为99.54%和93 N/mm2,HIP制备出的合金密度达到合格标准(即相对密度≥99%)。相比于SPS技术,HIP技术烧结后的铁基合金,氧化铈颗粒分布均匀,致密化程度高,力学性能优良。