CN104894464A - 一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其特征在于,包括有以下步骤:(1)首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨;(2)将球磨后的混合粉末压制成块;(3)在还原气氛中进行烧结、冷却;(4)将烧结后的块状合金挤压成丝状。采用上述技术方案,本发明提供了一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其生产过程简单,成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法。
背景技术
第一壁包壳材料是未来聚变反应堆的最重要的结构部件之一,直接关系到反应堆的设计寿命。金属材料在核反应辐照下会发生硬化和脆化效应从而导致失效,现有材料均不满足聚变堆的设计使用要求。目前学界普遍认为通过添加三氧化二钇弥散强化的低活化铁素体/马氏体钢是最有希望应用于聚变核反应示范堆的首选材料。
目前,制造三氧化二钇弥散强化合金最常用的方法是,将各合金元素粉末混合球磨,合金粉末承受多种力的作用从而实现固态下合金化效果,然后,再通过热等静压或热挤压进行致密化烧结,但是,该生产过程复杂、生产成本高,尤其不利于生产大尺寸部件,而且,制备的合金的力学性能和组织存在各向异性现象,因而,相对而言,铸造生产钢工艺和设备简单,可生产各种尺寸和复杂形状铸件。
而现有的铸造方法无法制备三氧化二钇强化合金,其原因在于:三氧化二钇密度小于铁水,在铸造过程中三氧化二钇浮在铁水表面,弥散效果差;三氧化二钇粉末与铁水润湿性差,难以与铁及其他元素产生合金化反应,因而,在铸造过程中,往铁水中直接添加的三氧化二钇将以杂质元素形式团聚在钢样表面,达不到强化效果。因而,人们想到采用铁-三氧化二钇中间合金来制备三氧化二钇弥散强化合金,目前,铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,生产高,工艺复杂。
发明内容
本发明的目的:为了克服现有技术的缺陷,本发明提供了一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其生产过程简单,成本低。
本发明的技术方案:一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其特征在于,包括有以下步骤:
(1)首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨;
(2)将球磨后的混合粉末压制成块;
(3)在还原气氛中进行烧结、冷却;
(4)将烧结后的块状合金挤压成丝状。
采用上述技术方案制备铁-三氧化二钇中间合金,其生产过程简单,成本低,后序制备三氧化二钇弥散强化合金时能达到很好的弥散强化效果。
本发明的进一步设置:三氧化二钇粉质量占铁粉、三氧化二钇粉混合粉质量的百分比1-80%。
采用上述进一步设置,可以调节铁-三氧化二钇中间合金中的三氧化二钇含量,来制备不同性能的三氧化二钇弥散强化合金。
本发明的再进一步设置:机械球磨时间为5-100小时,球磨介质为乙醇。
采用上述再进一步设置,可以使得 Fe粉和三氧化二钇粉末充分混合,并发生原子间结合。
本发明的再更进一步设置:步骤(2)中压制采用等静压成型或模压成型。
采用上述再更进一步设置,制备成的块状中间合金,有利于后序铸造熔炼时进行添加。
本发明的再更进一步设置:烧结温度为700-1500℃,并保温1-5小时。
采用上述再更进一步设置,压制的中间合金紧密结合,粉末不脱落。
本发明的再更进一步设置:步骤(3)中烧结采用的设备为保护气氛管式炉。
采用上述再更进一步设置,在中间合金中不带入杂质污染。
本发明的再更进一步设置:步骤(4)中的挤压温度为600-900℃,挤压比为5-100。
采用上述再更进一步设置,可以细化中间合金组织,提升力学性能,改善中间合金熔炼加入效果。
具体实施方式
实施例1:
一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,包括有以下步骤:(1)首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨,其中,三氧化二钇粉质量占铁粉、三氧化二钇粉混合粉质量的百分比1%,机械球磨时间为5小时,球磨介质采用乙醇;(2)将球磨后的混合粉末采用等静压成型压制成块;(3)在保护气氛管式炉内、还原气氛中进行烧结,烧结温度为700℃,并保温1小时、随炉冷却;(4)将烧结后的块状合金挤压成丝状,挤压温度为600℃,挤压比为5,制成铁-三氧化二钇中间合金。
实施例2:
一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,包括有以下步骤:(1)首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨,其中,三氧化二钇粉质量占铁粉、三氧化二钇粉混合粉质量的百分比80%,机械球磨时间为100小时,球磨介质采用乙醇;(2)将球磨后的混合粉末采用模压成型压制成块;(3)在保护气氛管式炉内、还原气氛中进行烧结,烧结温度为1500℃,并保温5小时、随炉冷却;(4)将烧结后的块状合金挤压成丝状,挤压温度为900℃,挤压比为100,制成铁-三氧化二钇中间合金。
实施例3:
一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,包括有以下步骤:(1)首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨,其中,三氧化二钇粉质量占铁粉、三氧化二钇粉混合粉质量的百分比40%,机械球磨时间为50小时,球磨介质采用乙醇;(2)将球磨后的混合粉末采用模压成型压制成块;(3)在保护气氛管式炉内、还原气氛中进行烧结,烧结温度为1000℃,并保温2小时、随炉冷却;(4)将烧结后的块状合金挤压成丝状,挤压温度为750℃,挤压比为50,制成铁-三氧化二钇中间合金。
实施例4:
一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,包括有以下步骤:(1)首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨,其中,三氧化二钇粉质量占铁粉、三氧化二钇粉混合粉质量的百分比60%,机械球磨时间为70小时,球磨介质采用乙醇;(2)将球磨后的混合粉末采用等静压成型压制成块;(3)在保护气氛管式炉内、还原气氛中进行烧结,烧结温度为1200℃,并保温2.5小时、随炉冷却;(4)将烧结后的块状合金挤压成丝状,挤压温度为700℃,挤压比为60,制成铁-三氧化二钇中间合金。
Claims (7)
1.一种铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其特征在于,包括有以下步骤:
(1)首先将铁粉、三氧化二钇粉均匀混合进行机械球磨;
(2)将球磨后的混合粉末压制成块;
(3)在还原气氛中进行烧结、冷却;
(4)将烧结后的块状合金挤压成丝状。
2.根据权利要求1所述的铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其特征在于:三氧化二钇粉质量占铁粉、三氧化二钇粉混合粉质量的百分比1-80%。
3.根据权利要求1或2所述的铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其特征在于:机械球磨时间为5-100小时,球磨介质为乙醇。
4.根据权利要求3所述的铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其特征在于:步骤(2)中压制采用等静压成型或模压成型。
5.根据权利要求1或2或4所述的铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其特征在于:烧结温度为700-1500℃,并保温1-5小时。
6.根据权利要求1或2或4所述的铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其特征在于:步骤(3)中烧结采用的设备为保护气氛管式炉。
7.根据权利要求1或2或4所述的铸造用铁-三氧化二钇中间合金的制备方法,其特征在于:步骤(4)中的挤压温度为600-900℃,挤压比为5-100。
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