一种异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢及其制备方法，将Fe‑Cr‑W铁素体钢预合金粉末、Ti粉、Zr粉、Si粉、Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;粉混合获得混合粉，将混合粉进行球磨获得机械合金化粉末，将机械合金化粉末进行激光粉末床熔融成形获得3D打印坯料，将3D打印坯料进行热处理即得异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢。本发明专利技术通过调整高能球磨的工艺参数，制备出适用于激光粉末床熔融的ODS铁素体钢机械合金化粉末，避免了氧化物损失的问题。本发明专利技术通过调整激光的功率和扫描速率，优化熔池大小与铺粉、扫描参数的匹配，结合高密度氧化物颗粒，制得了具有异质晶粒结构的ODS铁素体钢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及增材制造，具体涉及一种异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢及其制备方法。

技术介绍

1、近年来快速发展的增材制造技术(additive manufacturing，am)为具有特殊尺寸要求氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthened，ods)铁素体钢的精确成形提供了新的途径，生产的ods铁素体钢具有低辐照肿胀率、抗蠕变和高强度等特点，并可以满足一些特殊组件的几何形状要求，被认为是裂变堆包层的候选结构材料。其中，激光粉末床熔融作为一种铺粉式激光增材制造方法，可以快速生产形状复杂的几何组件，能够提高生产效率、减少浪费。为了满足ods钢激光粉末床熔融工艺对粉末流动性的要求，当前研究主要聚焦于采用低能球磨或化学方法在合金粉末表面包覆氧化物颗粒，然而这种简单的包覆方法易导致氧化物颗粒在熔池中上浮，使氧化物颗粒在基体内部的数量密度仅能达到1021m-3数量级，不利于细化ods钢的晶粒组织。此外，在激光熔融过程中，为了使粉末能够充分熔融，激光的高能量输入会在粉末床上形成一个以激光光斑为中心的高温熔池，但熔池内部熔融金属的温度梯度本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢的制备方法，其特征在于：将Fe-Cr-W铁素体钢预合金粉末、Ti粉、Zr粉、Si粉、Y2O3粉混合获得混合粉，将混合粉进行球磨获得机械合金化粉末，将机械合金化粉末进行激光粉末床熔融成形获得3D打印坯料，将3D打印坯料进行热处理即得异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢；所述激光粉末床熔融成形时，控制激光扫描速度为700-1200mm/s，扫描功率为150-300W，能量密度为30-140J/mm3，铺粉厚度为50-100μm，扫描间距为50-100μm。

2.根据权利要求1所述的一种异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢的制备方法，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢的制备方法，其特征在于：将fe-cr-w铁素体钢预合金粉末、ti粉、zr粉、si粉、y2o3粉混合获得混合粉，将混合粉进行球磨获得机械合金化粉末，将机械合金化粉末进行激光粉末床熔融成形获得3d打印坯料，将3d打印坯料进行热处理即得异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢；所述激光粉末床熔融成形时，控制激光扫描速度为700-1200mm/s，扫描功率为150-300w，能量密度为30-140j/mm3，铺粉厚度为50-100μm，扫描间距为50-100μm。

2.根据权利要求1所述的一种异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢的制备方法，其特征在于：所述fe-cr-w铁素体钢预合金粉末由气雾化法制备；

3.根据权利要求1或2所述的一种异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢的制备方法，其特征在于：所述混合粉中，按质量百分比计，成分组成如下：ti粉0.2-1.0％，zr粉0.2-1.0％，si粉0.2-1.0％，y2o3粉0.3-1.0％，余量为fe-cr-w铁素体钢预合金粉末，所述fe-cr-w铁素体钢预合金粉末，按质量百分比计，成分组成如下：cr 13～15％，w 1.5～2wt％，余量为铁。

4.根据权利要求1或2所述的一种异质晶粒结构氧化物弥散强化铁素体钢的制备方法，其特征在于：所述球磨转速为行星转200-300r/min，球磨的时间为20-36h，球料比为5-10:1。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘彬，赵振宇，曹远奎，付遨，刘咏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：