D0I:10.13374/i.i8sn1001t53.2011.03.008 第33卷第3期 北京科技大学学报 Vol 33 No 3 2011年3月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Mar.2011 化学法制备氧化物弥散强化钢中强化相(Y,O3)形成 机理 胡本芙☒ 郭丽娜彭顺米贾成厂 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，Email hubenf@126cm 摘要开发了一种新型的制备氧化物弥散强化(0DS)铁素体钢的方法，用该方法研制的12CODS钢具有优异的室温和高 温拉伸强度、较低的韧脆转化温度、良好的抗蠕变性能和抗辐照肿胀性能。分析了预合金粉末中氧化物(Y203)经焙烧热分 解、热等静压的界面反应和热变形析出过程和演化行为，并提出选用合理的工艺技术有利于氧化物强化相均匀化· 关键词铁素体钢：抗辐射：三氧化二钇：氧化物弥散强化：机理 分类号TL341 M echan is of form ing strengthen ing phase(Y203)in oxide dispersion strength- ened steels produced by a chem icalm ethod HU Ben,GUO Lina PENG Shunmi JIA Cheng chang School ofMaterials Science and Engineering University of Seience and Technobgy Beijing Beijing 100083 China Corresponding author Email hubenfif@126.comn ABSTRACT A new production route for producing a new class of oxides dispersion strengthened (ODS)steels was investigated The steel produced by the chemn ical socking method has high temperature strength low ductile-to brittle transition temperature good creep properties and void swelling resistance The fomation process and behavior of oxides (Y2Os in the prealloyed powders were analyzed in the process of themal decamposition interfacial reactions of hot isostatic pressing and precipitation of defomation processing A unifom distribution of oxide particles could be obtained by selecting reasonable parameters KEY WORDS ferritic stee!radioresistance yttrium oxide oxie dispersion strengthening mechanisms 氧化物弥散强化(oxies dispersion strengthen 淀反应的化学法，在N中加入体积分数2%的TO2 ODS)钢是否具有优良的高温强度，完全取决于引入 获得弥散强化镍(TDNi)合金山.通过化学、物理 的超细稳定的氧化物质点，然而，欲将少量超细的 和机械等各种方法添加氧化物于基体中制备ODS 相对密度小的氧化物均匀地添加到金属基体中，采 钢历来都是ODS钢创新的重要途径， 用熔炼法几乎难以实现，目前采用机械合金化法 随着科学技术的日新月异，化学沉积、溶胶凝 (mechan ical alloying MA)将两种以上金属粉末和 胶等化学法添加Y2O3得到广泛应用，可将细小氧 氧化物置于高能球磨机中进行长时间混合，球磨碾 化物质点分布均匀于母相中2-).本文采用化学沉 压后再经热致密压制或锻造成材.采用这种工艺方 积法添加Y2O3氧化物质点制备ODS钢，氧化物质 法成功地制备了多元ODS高温合金，实现了弥散强 点尺寸大小匹配，在保证高温强度的同时具有良好 化相添加工艺技术的重大突破， 的低温韧性，消除了组织的各向异性.开发的12Cr~ 然而，在探索弥散强化相氧化物添加工艺技术 ODS铁素体钢的各种力学性能均可达到超临界水 方面，早在20世纪50年代就有用水溶液参与共沉 型反应堆用燃料包壳管服役条件要求[-). 收稿日期：2010-04-08 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(N。2007CB209800)第 33卷 第 3期 2011年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．33Ｎｏ．3 Ｍａｒ．2011 化学法制备氧化物弥散强化钢中强化相 （Ｙ2Ｏ3 ）形成 机理 胡本芙 郭丽娜 彭顺米 贾成厂 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京 100083 通信作者‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｈｕｂｅｎｆｕ＠126．ｃｏｍ 摘 要 开发了一种新型的制备氧化物弥散强化 （ＯＤＳ）铁素体钢的方法‚用该方法研制的 12Ｃｒ--ＯＤＳ钢具有优异的室温和高 温拉伸强度、较低的韧脆转化温度、良好的抗蠕变性能和抗辐照肿胀性能．分析了预合金粉末中氧化物 （Ｙ2Ｏ3）经焙烧热分 解、热等静压的界面反应和热变形析出过程和演化行为‚并提出选用合理的工艺技术有利于氧化物强化相均匀化． 关键词 铁素体钢；抗辐射；三氧化二钇；氧化物弥散强化；机理 分类号 ＴＬ341 Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｏｒｍｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｐｈａｓｅ（Ｙ2Ｏ3）ｉｎｏｘｉｄｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈ- ｅｎｅｄｓｔｅｅｌｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙａｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ ＨＵＢｅｎ-ｆｕ ‚ＧＵＯＬｉ-ｎａ‚ＰＥＮＧＳｈｕｎ-ｍｉ‚ＪＩＡＣｈｅｎｇ-ｃｈａｎｇ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｈｕｂｅｎｆｕ＠126．ｃｏｍ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ａｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｏｕｔｅｆｏｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｎｅｗｃｌａｓｓｏｆｏｘｉｄｅｓｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ（ＯＤＳ） ｓｔｅｅｌｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｅｅｌｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｏｃｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｈａｓｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈ‚ｌｏｗｄｕｃｔｉｌｅ-ｔｏ-ｂｒｉｔｔｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ‚ｇｏｏｄｃｒｅｅｐ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｖｏｉｄｓｗｅｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｏｘｉｄｅｓ（Ｙ2Ｏ3） ｉｎｔｈｅｐｒｅａｌｌｏｙｅｄｐｏｗｄｅｒｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ‚ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｒｅａｃｔｉｏｎｓｏｆｈｏｔｉｓｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｉｎｇ‚ａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ａ ｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｏｘｉｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｃｏｕｌｄｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｓｅｌｅｃｔｉｎｇｒｅａｓｏｎａｂｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｆｅｒｒｉｔｉｃｓｔｅｅｌ；ｒａｄｉｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅ；ｏｘｉｄｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ 收稿日期：2010--04--08 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目 （Ｎｏ．2007ＣＢ209800） 氧化物弥散强化 （ｏｘｉｄｅｓｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ‚ ＯＤＳ）钢是否具有优良的高温强度‚完全取决于引入 的超细稳定的氧化物质点．然而‚欲将少量超细的 相对密度小的氧化物均匀地添加到金属基体中‚采 用熔炼法几乎难以实现．目前采用机械合金化法 （ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇ‚ＭＡ）将两种以上金属粉末和 氧化物置于高能球磨机中进行长时间混合‚球磨碾 压后再经热致密压制或锻造成材．采用这种工艺方 法成功地制备了多元 ＯＤＳ高温合金‚实现了弥散强 化相添加工艺技术的重大突破． 然而‚在探索弥散强化相氧化物添加工艺技术 方面‚早在 20世纪 50年代就有用水溶液参与共沉 淀反应的化学法‚在 Ｎｉ中加入体积分数 2％的 ＴｈＯ2 获得弥散强化镍 （ＴＤ--Ｎｉ）合金 ［1］．通过化学、物理 和机械等各种方法添加氧化物于基体中制备 ＯＤＳ 钢历来都是 ＯＤＳ钢创新的重要途径． 随着科学技术的日新月异‚化学沉积、溶胶--凝 胶等化学法添加 Ｙ2Ｏ3 得到广泛应用‚可将细小氧 化物质点分布均匀于母相中 ［2--3］．本文采用化学沉 积法添加 Ｙ2Ｏ3 氧化物质点制备 ＯＤＳ钢‚氧化物质 点尺寸大小匹配‚在保证高温强度的同时具有良好 的低温韧性‚消除了组织的各向异性．开发的12Ｃｒ-- ＯＤＳ铁素体钢的各种力学性能均可达到超临界水 型反应堆用燃料包壳管服役条件要求 ［4--7］． DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2011．03．008