一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]第一壁包殼材料是未來(lái)聚變反應(yīng)堆的最重要的結(jié)構(gòu)部件之一，直接關(guān)系到反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)壽命。金屬材料在核反應(yīng)輻照下會(huì)發(fā)生硬化和脆化效應(yīng)從而導(dǎo)致失效，現(xiàn)有材料均不滿足聚變堆的設(shè)計(jì)使用要求。目前學(xué)界普遍認(rèn)為通過(guò)添加三氧化二釔彌散強(qiáng)化的低活化鐵素體/馬氏體鋼是最有希望應(yīng)用于聚變核反應(yīng)示范堆的首選材料。
[0003]目前，制造三氧化二釔彌散強(qiáng)化合金最常用的方法是，將各合金元素粉末混合球磨，合金粉末承受多種力的作用從而實(shí)現(xiàn)固態(tài)下合金化效果，然后，再通過(guò)熱等靜壓或熱擠壓進(jìn)行致密化燒結(jié)，但是，該生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，尤其不利于生產(chǎn)大尺寸部件，而且，制備的合金的力學(xué)性能和組織存在各向異性現(xiàn)象，因而，相對(duì)而言，鑄造生產(chǎn)鋼工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，可生產(chǎn)各種尺寸和復(fù)雜形狀鑄件。
[0004]而現(xiàn)有的鑄造方法無(wú)法制備三氧化二釔強(qiáng)化合金，其原因在于:三氧化二釔密度小于鐵水，在鑄造過(guò)程中三氧化二釔浮在鐵水表面，彌散效果差；三氧化二釔粉末與鐵水潤(rùn)濕性差，難以與鐵及其他元素產(chǎn)生合金化反應(yīng)，因而，在鑄造過(guò)程中，往鐵水中直接添加的三氧化二釔將以雜質(zhì)元素形式團(tuán)聚在鋼樣表面，達(dá)不到強(qiáng)化效果。因而，人們想到采用鐵-三氧化二釔中間合金來(lái)制備三氧化二釔彌散強(qiáng)化合金，目前，鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，生產(chǎn)高，工藝復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟:
(O首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進(jìn)行機(jī)械球磨；
(2)將球磨后的混合粉末壓制成塊；
(3)在還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)、冷卻；
(4)將燒結(jié)后的塊狀合金擠壓成絲狀。
[0007]采用上述技術(shù)方案制備鐵-三氧化二釔中間合金，其生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低，后序制備三氧化二釔彌散強(qiáng)化合金時(shí)能達(dá)到很好的彌散強(qiáng)化效果。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置:三氧化二釔粉質(zhì)量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質(zhì)量的百分比1-80%O
[0009]采用上述進(jìn)一步設(shè)置，可以調(diào)節(jié)鐵-三氧化二釔中間合金中的三氧化二釔含量，來(lái)制備不同性能的三氧化二釔彌散強(qiáng)化合金。
[0010]本發(fā)明的再進(jìn)一步設(shè)置:機(jī)械球磨時(shí)間為5-100小時(shí)，球磨介質(zhì)為乙醇。
[0011]采用上述再進(jìn)一步設(shè)置，可以使得Fe粉和三氧化二釔粉末充分混合，并發(fā)生原子間結(jié)合。
[0012]本發(fā)明的再更進(jìn)一步設(shè)置:步驟(2)中壓制采用等靜壓成型或模壓成型。
[0013]采用上述再更進(jìn)一步設(shè)置，制備成的塊狀中間合金，有利于后序鑄造熔煉時(shí)進(jìn)行添加。
[0014]本發(fā)明的再更進(jìn)一步設(shè)置:燒結(jié)溫度為700-1500°C，并保溫1_5小時(shí)。
[0015]采用上述再更進(jìn)一步設(shè)置，壓制的中間合金緊密結(jié)合，粉末不脫落。
[0016]本發(fā)明的再更進(jìn)一步設(shè)置:步驟(3)中燒結(jié)采用的設(shè)備為保護(hù)氣氛管式爐。
[0017]采用上述再更進(jìn)一步設(shè)置，在中間合金中不帶入雜質(zhì)污染。
[0018]本發(fā)明的再更進(jìn)一步設(shè)置:步驟(4)中的擠壓溫度為600-900°C，擠壓比為5_100。
[0019]采用上述再更進(jìn)一步設(shè)置，可以細(xì)化中間合金組織，提升力學(xué)性能，改善中間合金熔煉加入效果。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1:
一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，包括有以下步驟:(I)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進(jìn)行機(jī)械球磨，其中，三氧化二釔粉質(zhì)量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質(zhì)量的百分比1%，機(jī)械球磨時(shí)間為5小時(shí)，球磨介質(zhì)采用乙醇；(2)將球磨后的混合粉末采用等靜壓成型壓制成塊；(3)在保護(hù)氣氛管式爐內(nèi)、還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為700°C，并保溫I小時(shí)、隨爐冷卻；(4)將燒結(jié)后的塊狀合金擠壓成絲狀，擠壓溫度為600°C，擠壓比為5，制成鐵-三氧化二釔中間合金。
[0021]實(shí)施例2:
一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，包括有以下步驟:(I)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進(jìn)行機(jī)械球磨，其中，三氧化二釔粉質(zhì)量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質(zhì)量的百分比80%，機(jī)械球磨時(shí)間為100小時(shí)，球磨介質(zhì)采用乙醇；(2)將球磨后的混合粉末采用模壓成型壓制成塊；(3)在保護(hù)氣氛管式爐內(nèi)、還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為15000C，并保溫5小時(shí)、隨爐冷卻；(4)將燒結(jié)后的塊狀合金擠壓成絲狀，擠壓溫度為900°C，擠壓比為100，制成鐵-三氧化二釔中間合金。
[0022]實(shí)施例3:
一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，包括有以下步驟:(I)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進(jìn)行機(jī)械球磨，其中，三氧化二釔粉質(zhì)量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質(zhì)量的百分比40%，機(jī)械球磨時(shí)間為50小時(shí)，球磨介質(zhì)采用乙醇；(2)將球磨后的混合粉末采用模壓成型壓制成塊；(3)在保護(hù)氣氛管式爐內(nèi)、還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000C，并保溫2小時(shí)、隨爐冷卻；(4)將燒結(jié)后的塊狀合金擠壓成絲狀，擠壓溫度為750°C，擠壓比為50，制成鐵-三氧化二釔中間合金。
[0023]實(shí)施例4:
一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，包括有以下步驟:(I)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進(jìn)行機(jī)械球磨，其中，三氧化二釔粉質(zhì)量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質(zhì)量的百分比60%，機(jī)械球磨時(shí)間為70小時(shí)，球磨介質(zhì)采用乙醇；(2)將球磨后的混合粉末采用等靜壓成型壓制成塊；(3)在保護(hù)氣氛管式爐內(nèi)、還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200°C，并保溫2.5小時(shí)、隨爐冷卻；(4)將燒結(jié)后的塊狀合金擠壓成絲狀，擠壓溫度為700 0C，擠壓比為60，制成鐵-三氧化二釔中間合金。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟: (1)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進(jìn)行機(jī)械球磨； (2)將球磨后的混合粉末壓制成塊； (3)在還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)、冷卻； (4)將燒結(jié)后的塊狀合金擠壓成絲狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:三氧化二釔粉質(zhì)量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質(zhì)量的百分比1_80%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:機(jī)械球磨時(shí)間為5-100小時(shí)，球磨介質(zhì)為乙醇。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:步驟(2)中壓制采用等靜壓成型或模壓成型。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:燒結(jié)溫度為700-1500°C，并保溫1-5小時(shí)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:步驟(3)中燒結(jié)采用的設(shè)備為保護(hù)氣氛管式爐。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:步驟(4)中的擠壓溫度為600-900°C，擠壓比為5-100。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟：（1）首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進(jìn)行機(jī)械球磨；（2）將球磨后的混合粉末壓制成塊；（3）在還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)、冷卻；（4）將燒結(jié)后的塊狀合金擠壓成絲狀。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低。
【IPC分類】C22C35/00, C22C33/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104894464
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510244633
【發(fā)明人】史子木
【申請(qǐng)人】浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月14日