CN115198168A - 一种FeCrAl合金粉末及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FeCrAl合金粉末，其平均粒度≤27μm，其主要组分质量百分比为：Cr：10～25％，Al：3～7％，Y：0～0.5％，Ti：0.05～0.2％，Zr：0.05～0.2％，Mn：0.05～1％，Si：0.05～1％，O：0.2％～0.4％，N：0.004％～0.03％，Mo:0～5％,W:0～5％,其余为Fe，和杂质元素。该FeCrAl合金粉末的的粒径小，化学成分均匀，而且粉末含氧量高。本发明还公开了一种气水组合雾化制备FeCrAl合金粉末的方法，包括：a、按照需求配比原材料熔炼成液态合金；b、采用气水组合雾化工艺，对所述步骤a中的液态合金进行制粉，得到合金粉末。本发明的制备方法可适性广，工艺简洁。制备出的铁铬铝合金由于纳米氧化物的弥散强化作用，其各项性能均有较大提升。

Description

一种FeCrAl合金粉末及其制备方法
技术领域
本发明属于氧化物弥散强化合金的制备技术，具体涉及一种FeCrAl合金粉末，特别地，还涉及一种气水组合雾化制备FeCrAl合金粉末的方法。
背景技术
采用电热合金制备的电加热元件，工作温度范围在500～1400℃，被广泛应用于机械、冶金、化工、食品等领域。其中1000-1400℃主要采用FeCrAl材料，传统的FeCrAl合金主要采用熔炼方法制备，熔炼工艺是传统成熟的工艺路线，但制得的FeCrAl合金存在以下问题：(1)高温强度低，容易产生蠕变变形；(2)室温下，塑性和韧性较差，不利于加工；(3)经高温使用后，晶粒长大变脆，使用寿命短，更换频率高，不能重复使用。近几年采用粉末冶金工艺制备的ODS-FeCrAl(氧化物弥散强化FeCrAl合金)由于高温下稳定的纳米氧化物等在晶界及晶内大量析出，在高温下能够钉扎位错，阻止晶粒长大，并且由于Al2O3的存在，合金高温下的抗氧化性得到提高，因此材料高温强度、抗氧化和抗磨蚀能力，以及加工性能得到改善。目前国内外主要采用MA(机械合金化)的方法制备ODS-FeCrAl合金。机械合金化是将氧化物粉末和金属粉末在球磨机或研磨机中研磨，将研磨后得到的混合粉末通过热等静压方式制成ODS合金。但机械合金化的工艺过程复杂，耗时长，效率比较低，同时材料的一致性、稳定性也比较难以把控，大批量制备很困难。
为了克服机械合金化的缺点，粉末内氧化也被应用在ODS钢粉末制备技术上。相关技术GARS(气雾化反应合成)及STARS(表面处理气雾化粉&反应合成)也成为研究热点。然而对于含Al量较高(如5％)的合金，GARS法存在一定困难，STARS法处理工艺周期较长。
本发明开发了一种雾化和增氧处理几乎同步完成的工艺，可以使ODS合金前体粉末的粒径大大降低，粒径越小，制备得到的ODS合金的氧分布均匀，弥散效果好，高温性能佳。且生产成本低，制备的材料性能优异，有望大批量推广应用。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前粉末冶金工艺制备的ODS-FeCrAl合金的氧含量较低，氧的弥散情况不佳，导致其高温性能较差。相关技术中，CN106001590A公开了一种铁基金属间化合物预合金雾化粉末新材料，这种粉末是采用气水组合的方法制得，其中Al的质量百分比在13％-18％之间，Fe和Al形成铁三铝金属间化合物，其特点是有较好的高温抗氧化性和抗硫化性，但其室温塑性较差，难以加工，实际生产中有诸多限制，导致后期成本提高。而且该粉末的粒度分布不均，粒度分布为：-40+80目，-60+100目，-40+150目，-80+160目，-150+250目，-150+500目，-500目，这种粉末常用做制备过滤材料。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明实施例提出一种FeCrAl合金粉末及制备方法，通过调整Fe-Al比例避免了铁三铝相的形成，而且通过控制气水组合中的气压和水压来降低粉末粒径，从而获得含氧量高，粒径小的合金粉末。制备所得合金粉末的化学成分均匀，采用该FeCrAl合金粉末，制备出的ODS-FeCrAl合金各项高温性能均有较大提升。且本发明实施例的制备方法可适性广，工艺简洁。
根据本发明实施例的FeCrAl合金粉末，所述FeCrAl合金粉末的平均粒度≤27μm；所述FeCrAl合金粉末的主要组分质量百分比为：Cr：10～25％，Al：3～7％，Y：0～0.5％，Ti：0.05～0.2％，Zr：0.05～0.2％，Mn：0.05～1％，Si：0.05～1％，O：0.2％～0.4％，N：0.004％～0.03％，Mo:0～5％,W:0～5％,其余为Fe，和杂质元素。
根据本发明实施例的FeCrAl合金粉末带来的优点和技术效果，1、本发明实施例的FeCrAl合金粉末中氧的质量百分比很高，而氧主要以氧化物纳米颗粒的形式存在，并且均匀弥散分布在晶粒的边界甚至内部，在高温环境中起到了阻碍位错和晶界的移动，减弱了晶粒长大的作用，同时氧化物纳米颗粒拥有硬度高，热稳定性好等特性，大量的氧化物纳米颗粒使制得的氧化物弥散强化铁铬铝合金的高温强度等性能得到进一步提升；2、本发明实施例的FeCrAl合金粉末在通过热等静压致密化等方式处理时，FeCrAl合金粉末之间会产生粘合并最终形成氧化物弥散强化铁铬铝合金，在此过程中会不可避免的存在一些微缺陷，本发明实施例中的FeCrAl合金粉末由于平均粒径很小，细小的粒径会极大地减少微缺陷的量；3、本发明实施例的FeCrAl合金粉末，由于粒径小，粉末的比表面积很大，FeCrAl合金粉末所携带的纳米氧化物主要分散在粉末表面，比表面积越大，氧化物弥散强化的效果越好，使本发明实施例的FeCrAl合金粉末制成的氧化物弥散强化铁铬铝合金各项高温性能均得到很大提升。
根据本发明实施例的FeCrAl合金粉末，其中，所述FeCrAl合金粉末中，Fe，Cr和Al以铁素体相存在。
根据本发明实施例的FeCrAl合金粉末的制备方法，其中，包括如下步骤：
a、在大气条件下，将按需配比的原料熔炼成液态合金；
b、对所述步骤a中的液态合金进行气水组合雾化制粉，得到FeCrAl合金粉末。
根据本发明实施例的FeCrAl合金粉末的制备方法带来的优点和技术效果，在现有的粉末冶金法制备氧化物弥散强化合金前体粉末的工艺中，主要通过在雾化过程中通氧气，或在后续的粉末热处理过程中进行增氧处理，来实现在粉末中引入合适含量的氧，进而生成纳米氧化物弥散相；但是在这种情况下，高温下所生成的纳米氧化物弥散相多为高密度、高稳定性的氧化物，容易在粉末表面形成一层厚且致密的薄膜，这会阻止氧原子向合金粉末内部扩散，导致生成的氧化物大部分分布在合金粉末的外缘，将这种合金粉末制备成氧化物弥散强化合金时，会引起氧化物的聚集，造成晶界的弱化，对整体各项性能不利；在本发明实施例中，采用气水组合的方式进行雾化和氧化，当熔炼后的液态合金进入雾化筒时，先被气流冲击并被分散，分散化的液态合金再被高压水流冲击破碎，同时水迅速将液态合金降温，并将高温下的合金氧化，由于反应时间短，而且粉末表面的氧化物颗粒呈现区域性分布，由于合金粉末粒度很小，比表面积大，使制得的粉末整体含氧量高。本发明实施例的方法氧化弥散效果更加均匀，能够使制备成氧化物弥散强化合金的性能得到很大提升。
根据本发明实施例的制备方法，其中，所述步骤a中，所述熔炼过程的熔炼温度是1600～1650℃，所述熔炼时间是60～80min。
根据本发明实施例的制备方法，其中，所述步骤b中，所述气水组合雾化中的气体为氮气、氩气中的至少一种，所述气水组合雾化中的液体为水。
根据本发明实施例的制备方法，其中，所述步骤b中，所述气体的气压为0.2～0.6MPa。
根据本发明实施例的制备方法，其中，所述步骤b中，所述气体的喷射方向与竖直向下方向的夹角为20-40°。
根据本发明实施例的制备方法，其中，所述步骤b中，所述水的压力为50-150MPa。
根据本发明实施例的制备方法，其中，所述步骤b中，所述水的喷射方向与竖直向下方向的夹角为20-40°。
附图说明
图1是实施例1中氧化物弥散强化铁铬铝合金的金相图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明实施例的FeCrAl合金粉末，所述FeCrAl合金粉末的平均粒度≤27μm；所述FeCrAl合金粉末的主要组分质量百分比为：Cr：10～25％，Al：3～7％，Y：0～0.5％，Ti：0.05～0.2％，Zr：0.05～0.2％，Mn：0.05～1％，Si：0.05～1％，O：0.2％～0.4％，N：0.004％～0.03％，Mo:0～5％,W:0～5％,其余为Fe，和杂质元素。
根据本发明实施例的FeCrAl合金粉末带来的优点和技术效果，1，本发明实施例的FeCrAl合金粉末中氧的质量百分比很高，而氧主要以氧化物纳米颗粒的形式存在，并且均匀弥散分布在晶粒的边界甚至内部，在高温环境中起到了阻碍位错和晶界的移动，减弱了晶粒长大的作用，同时氧化物纳米颗粒拥有硬度高，热稳定性好等特性，大量的氧化物纳米颗粒使制得的氧化物弥散强化铁铬铝合金的高温强度等性能得到进一步提升；2，本发明实施例的FeCrAl合金粉末在通过热等静压致密化等方式处理时，FeCrAl合金粉末之间会产生粘合并最终形成氧化物弥散强化铁铬铝合金，在此过程中会不可避免的存在一些微缺陷。本发明实施例中的FeCrAl合金粉末由于平均粒径很小，细小的粒径会极大地减少微缺陷的量；3、本发明实施例的FeCrAl合金粉末，由于粒径小，粉末的比表面积很大，FeCrAl合金粉末所携带的纳米氧化物主要分散在粉末表面，比表面积越大，氧化物弥散强化的效果越好，使本发明实施例的FeCrAl合金粉末制成的氧化物弥散强化铁铬铝合金各项高温性能均得到很大提升。
根据本发明实施例的FeCrAl合金粉末，其中，所述FeCrAl合金粉末中，Fe，Cr和Al以铁素体相存在。在本发明实施例提出的FeCrAl合金粉末中，Al的质量百分比在3％-7％之间，此百分含量下，不会生成降低合金材料塑性的金属间化合物，其中的Fe，Cr，Al会生成铁素体相。拥有铁素体相的合金在室温下具有一定塑性，解决了金属间化合物合金在室温下无塑性的缺点，降低了室温加工难度，在工程材料领域拥有更广的适用性。
根据本发明实施例的气水组合雾化制备FeCrAl合金粉末的方法，其中，包括如下步骤：
a、在大气条件下，将按需配比的原料熔炼成液态合金；
b、对所述步骤a中的液态合金进行气水组合雾化制粉，得到FeCrAl合金粉末。
根据本发明实施例的气水组合雾化制备FeCrAl合金粉末的方法带来的优点和技术效果，在常规的通过粉末冶金法制备氧化物弥散强化合金前体粉末的工艺中，主要通过在雾化过程中通氧气，或在后续的粉末热处理过程中进行增氧处理；来实现在粉末中引入合适含量的氧，进而生成纳米氧化物弥散相；但是在这种情况下，高温下所生成的氧化物弥散相多为高密度、高稳定性的氧化物，容易在粉末表面形成一层厚且致密的薄膜，这会阻止了氧原子向合金粉末内部扩散，导致生成的纳米氧化物大部分分布在合金粉末的外缘，将这种合金粉末制备成氧化物弥散强化合金时，会引起氧化物的聚集，造成晶界的弱化，对整体各项性能不利；在本发明实施例中，采用气水组合的方式进行雾化和氧化，当熔炼后的液态合金进入雾化筒时，先被气流冲击并分散，分散化的液态合金再被高压水流冲击破碎，同时水迅速将液态合金降温，并将高温下的合金氧化，由于反应时间短，而且粉末表面的氧化物颗粒呈现区域性分布，由于合金粉末粒度很小，比表面积大，导致整体含氧量高。使氧化弥散效果更加均匀，制备成氧化物弥散强化合金的性能得到很大提升。
根据本发明实施例的气水组合雾化制备FeCrAl合金粉末的方法，其中，所述步骤a中，所述熔炼过程的熔炼温度是1600～1650℃，所述熔炼时间是60～80min。本发明实施例的方法，优选了熔炼的温度和熔炼时间，能够使各种原料熔化为液态合金，分布均匀。
根据本发明实施例的气水组合雾化制备FeCrAl合金粉末的方法，其中，所述步骤b中，所述气水组合雾化中的气体为氮气、氩气中的至少一种，气压为0.2～0.6MPa，气体喷射方向与竖直向下方向的夹角为20-40°。所述气水组合雾化中的液体为水，水压为50-150MPa，水的喷射方向与竖直向下方向的夹角为20-40°。本发明实施例的方法，气雾化与水雾化几乎同时进行，其中，当液态合金流下时，气体先将金属液流初步破碎，若气压过小，则气流无法起到破碎液态合金的作用，水直接冲击在厚重的液态合金上，所得合金粉末粒径相对较大。若气压过大，则会影响雾化的稳定进行，导致生产工序停顿等情况。若气体喷射方向与竖直向下方向的夹角过大，会导致液态合金受力不均匀，雾化状态不稳定，容易导致生产中断。若气体喷射方向与竖直向下方向的夹角过小，液态合金受气体破碎力的大小不足，同样导致破碎效果不佳；当被气流破碎的合金液滴下落，水流对合金液滴进行破碎，水同时进行冷却、凝固，增氧、生成细小的粉末颗粒，若水压过小，则无法将合金液流击碎成液体粉末，当水压达到150MPa以上后，过大的水压也无法将液态合金击碎成更细小的粉末，制得的合金粉末已达到此工艺条件下的最小；若水喷射方向与竖直向下方向的夹角过大，会导致雾化状态不稳定，容易导致生产过程中断。若水喷射方向与竖直向下方向的夹角过小，则水流破碎效果降低，影响粉末的粒度。
下面结合实施例详细描述本发明。
实施例1
合金原料中各组分的质量百分比为Cr：18％，Al：5％，Y：0.1％，Ti：0.1％，Zr：0.1％，Mn：0.5％，Si：0.5％，Mo：2.5％，W：2.5％，其余为Fe。在大气中熔炼，熔炼温度是1600℃，熔炼时间是70min。熔炼后开始进行气水组合雾化制粉，其中气体采用氩气，气压为0.4MPa，水的压力为100MPa，二者的喷射方向均与竖直向下方向成30°夹角，得到合金粉末。
获得粉末的氧含量为0.4％，平均粒径为24μm，通过热等静压致密化后，所得氧化物弥散强化铁铬铝合金在1000℃下的高温拉伸性能表现为55MPa，在1000℃、14.4MPa下的高温持久性能表现为167h。
如图1所示为实施例1所得氧化物弥散强化铁铬铝合金的金相图，从图中可以看出，沿晶界分布有亚微米尺寸的氧化物颗粒，且氧化物分布较为均匀，起到了对晶界的钉扎作用，使氧化物弥散强化合金表现出优异的高温性能。
实施例2
合金原料中各组分的质量百分比为Cr：12％，Al：3％，Y：0.5％，Ti：0.2％，Zr：0.05％，Mn：1％，Si：1％，Mo：1％，W：1％，其余为Fe。在大气中熔炼，熔炼温度是1650℃，熔炼时间是60min。熔炼后开始进行气水组合雾化制粉，通入氩气和水，其中气体采用氩气，气压为0.2MPa，水的压力为150MPa，二者的喷射方向均与竖直向下方向成20°夹角，得到合金粉末。
获得粉末的氧含量为0.38％，平均粒径为25μm，通过热等静压致密化后，所得氧化物弥散强化铁铬铝合金在1000℃下的高温拉伸性能表现为49MPa，在1000℃、14.4MPa下的高温持久性能表现为161h。
实施例3
合金原料中各组分的质量百分比为Cr：23％，Al：7％，Y：0.2％，Ti：0.05％，Zr：0.2％，Mn：0.05％，Si：0.5％，Mo：5％，W：5％，其余为Fe。在大气中熔炼，熔炼温度是1600℃，熔炼时间是80min。熔炼后开始进行气水组合雾化制粉，通入氩气和水，其中气体采用氩气，气压为0.3MPa，水的压力为60MPa，二者的喷射方向均与竖直向下方向成40°夹角，得到合金粉末。
获得粉末的氧含量为0.35％，平均粒径为27μm，通过热等静压致密化后，所得氧化物弥散强化铁铬铝合金在1000℃下的高温拉伸性能表现为52MPa，在1000℃、14.4MPa下的高温持久性能表现为157h。
对比例1
与实施例1的方法相同，其不同之处在于，合金原料中Al的质量百分比为15％。
对比例1制得的粉末的氧含量为0.34％，平均粒径为49μm，通过热等静压致密化后，所得金属间化合物在1000℃下的高温拉伸性能表现为15MPa，在1000℃、14.4MPa下的高温持久性能表现为40h。
对比例2
与实施例1的方法相同，其不同之处在于，在雾化制粉过程中，不通入气体，只通入水。
对比例2制得的粉末的氧含量为0.28％，平均粒径为54μm，通过热等静压致密化后，所得氧化物弥散强化铁铬铝合金在1000℃下的高温拉伸性能表现为21MPa，在1000℃、14.4MPa下的高温持久性能表现为15h。
对比例3
与实施例1的工艺步骤相同，其不同之处在于，在雾化制粉过程中，通入的气体为氮气和氧气的混合气，氧气占比10％，气压为3MPa，不通入水。
对比例3制得的粉末的氧含量为0.1％，平均粒径为175μm，通过热等静压致密化后，所得氧化物弥散强化铁铬铝合金在1000℃下的高温拉伸性能表现为18MPa，在1000℃、14.4MPa下的高温持久性能表现为3h。
对比例4
与实施例1的工艺步骤相同，其不同之处在于，在雾化制粉过程中，通入的气体的气压为5MPa。
对比例4制得的粉末的氧含量为0.38％，平均粒径为124μm，通过热等静压致密化后，所得氧化物弥散强化铁铬铝合金在1000℃下的高温拉伸性能表现为17MPa，在1000℃、14.4MPa下的高温持久性能表现为12h。
对比例5
与实施例1的方法相同，其不同之处在于，在雾化制粉过程中，通入的水的液压为15MPa。
对比例5制得的样品呈现为不规则颗粒状，氧含量为0.3％，平均粒径为0.93mm，通过热等静压致密化后，所得样品在1000℃下的高温拉伸性能表现为2.1MPa，在1000℃、14.4MPa下的高温持久性能表现为0.3h。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种FeCrAl合金粉末，其特征在于，所述FeCrAl合金粉末的平均粒度≤27μm；所述FeCrAl合金粉末的主要组分质量百分比为：Cr：10～25％，Al：3～7％，Y：0～0.5％，Ti：0.05～0.2％，Zr：0.05～0.2％，Mn：0.05～1％，Si：0.05～1％，O：0.2％～0.4％，N：0.004％～0.03％，Mo:0～5％,W:0～5％,其余为Fe，和杂质元素。
2.根据权利要求1所述的FeCrAl合金粉末，其特征在于，所述FeCrAl合金粉末中，Fe，Cr和Al以铁素体相存在。
3.一种权利要求1或2所述的FeCrAl合金粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将设计配比的原料熔炼成液态合金；
b、对所述步骤a中的液态合金进行气水组合雾化制粉，得到FeCrAl合金粉末。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，所述熔炼过程的熔炼温度是1600～1650℃，所述熔炼时间是60～80min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，所述气水组合雾化中的气体为氮气、氩气中的至少一种，所述气水组合雾化中的液体为水。
6.根据权利要求3或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，所述气体气压为0.2～0.6MPa。
7.根据权利要求3或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，所述气体的喷射方向与竖直向下方向的夹角为20-40°。
8.根据权利要求3或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，所述水的压力为50-150MPa。
9.根据权利要求3或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，所述水的喷射方向与竖直向下方向的夹角为20-40°。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117403138B (zh) * 2023-10-24 2024-05-14 上海交通大学 一种耐腐蚀氧化物弥散强化钢及其制备方法
CN117464014B (zh) * 2023-12-27 2024-03-15 湖南特种金属材料有限责任公司 一种FeSiAl粉末的加工处理系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0860210A (ja) * 1994-08-18 1996-03-05 Kobe Steel Ltd Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−ＲＥＭ系合金粉末の製造方法
CN1414892A (zh) * 2000-01-01 2003-04-30 桑德维克公司 FeCrAl材料的制备方法和该材料
CN105290412A (zh) * 2015-11-03 2016-02-03 曾克里 制备超细近球形低氧金属粉末的雾化方法及设备
CN108796345A (zh) * 2017-11-10 2018-11-13 中国科学院金属研究所 纳米复合氧化物弥散强化Fe基合金的氧化制备方法
CN109877311A (zh) * 2019-04-17 2019-06-14 泉州天智合金材料科技有限公司 一种mim注射成型高端刀具、金属粉末及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59118804A (ja) * 1982-12-27 1984-07-09 Hitachi Metals Ltd Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金粉末の製造方法
US5571305A (en) * 1993-09-01 1996-11-05 Kawasaki Steel Corporation Atomized steel powder excellent machinability and sintered steel manufactured therefrom
MX2010003370A (es) * 2007-09-28 2010-05-05 Hoeganaes Ab Publ Composicion pulvimetalurgica y metodo de produccion.
CN205165881U (zh) * 2015-12-10 2016-04-20 河南颍川新材料股份有限公司 一种预合金粉水气联合雾化装置
CN110280772A (zh) * 2019-06-18 2019-09-27 铜陵国传电子材料科技有限公司 一种导电片状铜粉的生产工艺
CN210172549U (zh) * 2019-06-25 2020-03-24 苏州鲁信新材料科技有限公司 一种金属粉末雾化装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0860210A (ja) * 1994-08-18 1996-03-05 Kobe Steel Ltd Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−ＲＥＭ系合金粉末の製造方法
CN1414892A (zh) * 2000-01-01 2003-04-30 桑德维克公司 FeCrAl材料的制备方法和该材料
CN105290412A (zh) * 2015-11-03 2016-02-03 曾克里 制备超细近球形低氧金属粉末的雾化方法及设备
CN108796345A (zh) * 2017-11-10 2018-11-13 中国科学院金属研究所 纳米复合氧化物弥散强化Fe基合金的氧化制备方法
CN109877311A (zh) * 2019-04-17 2019-06-14 泉州天智合金材料科技有限公司 一种mim注射成型高端刀具、金属粉末及其制备方法

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