化學(xué)法制備ODS鋼的新工藝技術(shù)

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

最近北京科技大學(xué)材料與工程學(xué)院973項(xiàng)目課題組研究和開(kāi)發(fā)了一種,向預(yù)合金粉末中添加氧化物 Y2O3的新方法-絡(luò)合溶膠凝膠化學(xué)法。采用真空冶煉氮?dú)忪F化制備出成分合格的預(yù)合金粉末,并利用絡(luò)合溶膠凝膠法以EDTA和金屬硝酸鹽為原料,通過(guò)對(duì)反應(yīng)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(shù)進(jìn)行優(yōu)化,成功的向預(yù)合金粉中添加 Y2O3。得到的 Y2O3顆粒在預(yù)合金粉表面均勻分布,氧化物總體積分?jǐn)?shù)為0.895%,粒徑小于100nm的占顆粒總體積分?jǐn)?shù)96%,尺寸更小的氧化物占顆?？傮w積分?jǐn)?shù)為0.725%。

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

(胡本芙)