化學法制備ODS鋼的新工藝技術

化學法制備ODS鋼的新工藝技術

氧化物彌散強化(Oxide Dispersion Strengthened,ODS)鐵素體鋼,由于其優異的高溫力學性能和良好的抗輻照能力被認為是快堆與超臨界水堆燃料包殼管候選材料之一。傳統ODS鋼的制備方法是采用機械合金化法向鐵素體鋼中添加高熔點彌散細小的氧化物 Y2O3而具有優良的高溫強度,但合金的塑性和沖擊韌性較差,熱加工中存在嚴重的組織和性能各向異性,給合金制備或薄壁管帶來極大的困難。

最近北京科技大學材料與工程學院973項目課題組研究和開發了一種,向預合金粉末中添加氧化物 Y2O3的新方法-絡合溶膠凝膠化學法。采用真空冶煉氮氣霧化制備出成分合格的預合金粉末,并利用絡合溶膠凝膠法以EDTA和金屬硝酸鹽為原料,通過對反應體系p H值,水浴溫度,溶液含水量,分散劑,熱分解工藝等參數進行優化,成功的向預合金粉中添加 Y2O3。得到的 Y2O3顆粒在預合金粉表面均勻分布,氧化物總體積分數為0.895%,粒徑小于100nm的占顆粒總體積分數96%,尺寸更小的氧化物占顆粒總體積分數為0.725%。

化學法制備的12Cr-ODS鐵素體鋼具有良好綜合力學性能,室溫抗拉強度和伸長率分別為1104MPa和10.9%。550℃拉伸時,抗拉強度和伸長率分布為1052MPa和11.4%,韌脆轉化溫度為-25℃。350～575℃的(H++e-)和(He++e-)雙束復合輻照發現,輻照劑量達15dpa,空洞腫脹率均低于0.15%。這說明化學法制備ODS鐵素體鋼方法可行,工業技術易掌握,是值得推廣應用的制備ODS鋼的新工藝技術。

(胡本芙)