WO2012068878A1 - 一种低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材料的方法 - Google Patents

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    • C22C33/0228—Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy comprising other non-metallic compounds or more than 5% of graphite

Definitions

  • the oxide dispersion-strengthened iron-based material of the present invention can be used for preparation of low cost, in addition to the excellent high-temperature strength and creep strength of the requirements of the first-wall material of the nuclear fusion reactor, because of its low cost and good performance. High performance powder metallurgy parts.
  • the traditional heat-resistant metal materials generally adopt solid solution strengthening and precipitation hardening of the precipitation phase as their main strengthening means, but the precipitated phase will aggregate or re-solidify in the matrix at high temperature, losing the strengthening effect, limiting Its use temperature; on the other hand, solid solution strengthening elements greatly reduce the oxygen corrosion resistance.
  • the iron-based oxide dispersion strengthening material strengthens the metal through a stable oxide dispersion phase, which can overcome the above limitations, improve the high temperature performance and mechanical properties of the general metal, and more effectively improve the thermal stability, hardness and strength of the superalloy.
  • the object of the present invention is to provide a powder metallurgy preparation method for dispersion-strengthened iron-based materials with industrial application value and low cost, that is, low-cost large-scale industrial production of cerium oxide iron oxide mixed oxide powder by industrial hydrochloric acid pickling liquid recovery process After reduction, two different densification processes are used to prepare an iron-based dispersion strengthening material for different needs.
  • a powder metallurgy preparation method for dispersion-strengthened iron-based materials with industrial application value and low cost that is, low-cost large-scale industrial production of cerium oxide iron oxide mixed oxide powder by industrial hydrochloric acid pickling liquid recovery process After reduction, two different densification processes are used to prepare an iron-based dispersion strengthening material for different needs.
  • a solution containing ferric chloride, ferrous chloride and barium chloride is obtained, and the solution is atomized into fine droplets during the spray roasting process, so that the droplets come into contact with the gas and It is dried to a powder which is heated in air to form a metal oxide.
  • the mixed oxide is reduced in a hydrogen atmosphere at 900-1000 ° C, the reduction time is For 60-90 minutes, a dispersion-strengthened iron powder having a dispersed phase of cerium oxide was obtained.
  • the hot extrusion process is as follows: The dispersion-strengthened iron powder is placed in a jacket, first vacuumed at a vacuum of lO ⁇ -lo for 1-2 hours, and heated to 1150-125 CTC for hot extrusion to solidify the dispersed iron powder. Book
  • the spraying rate of the concentrated waste acid in the step 3 is: 200-4000 L/h ; the temperature of the spray roasting furnace is 300-700 ° C ; the evaporation phase of the spray roasting process is extremely fast, and the dispersed phase Y 2 0 3 particles are in situ. Rapid reaction is generated, so in the prepared iron-based dispersion-strengthening material, the dispersed phase ⁇ 2 0 3 particles are finer and uniform, and there is no coarse ⁇ 2 0 3 particle inclusion.
  • the evaporation rate of the spray roasting process of the present invention is extremely fast, and the dispersed phase Y 2 0 3 particles The in-situ rapid reaction is generated. Therefore, in the iron-based dispersion strengthening material prepared by the invention, the dispersed phase ⁇ 2 0 3 particles are finer and uniform, and there is no coarse ⁇ 2 0 3 particle inclusion, the material property is more excellent, and the processability is good.
  • An iron-based dispersion-strengthening material filament of ⁇ 0.2111111 can be prepared from the dispersion-strengthening powder.
  • Example 2 0.5% Y 2 O 3 dispersion strengthened iron material
  • the prepared dispersion strengthened iron material has a relative density of 99%, a room temperature tensile strength of 540 MPa, and a HRB hardness of 92.
  • the dispersion-strengthened iron powder is placed in a jacket, first vacuumed at a vacuum of 10 _ 2 pa for 2 hours, and heated to 1250 ° C for hot extrusion to densify the dispersion-strengthened iron powder.
  • the prepared dispersion strengthened iron material has a relative density of 99%, a room temperature tensile strength of 710 MPa, and a HRB hardness of 103.

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Description

一种低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材料的方法 技术领域
本发明属于金属材料领域， 属于氧化物弥散强化材料的范畴。 特 别提供了一种利用工业盐酸说酸洗液回收过程低成本大规模工业化制备 氧化钇氧化铁混合氧化物粉末， 再经过还原， 致密化工艺制备铁基弥 散强化材料的工艺。
本发明的氧化物弥散强化铁基材料， 因为其成本低性能好， 除可 以使用在核聚变反应堆第一壁材料等要求书优异的高温强度和蠕变强度 的场合， 还可以用于制备低成本高性能的粉末冶金零件。
背景技术
随着科学技术的迅猛发展， 各种热力机械 （燃气轮机、 喷气发动 机、 火箭） ， 宇航工业， 原子能工业对耐热材料的高温强度与耐腐蚀 性能的要求越来越高。 目前， 传统的耐热金属材料一般采用固溶强化 和析出相的沉淀硬化作为其主要的强化手段， 但析出相在高温下会聚 集长大或重新固溶于基体中， 失去了强化作用， 限制了其使用温度； 另一方面， 固溶强化元素均极大的降低抗氧腐蚀性能。 而铁基氧化物 弥散强化材料通过稳定的氧化物弥散相增强金属， 可以克服上述限制， 提高一般金属的高温性能和力学性能， 更有效提高高温合金的热稳定 性和硬度、 强度。
弥散强化是靠在金属中加入或形成一般是较稳定的第二相粒子以 强化合金的方法。 第二相粒子是人为加入到基体材料中的， 均匀、 细 小， 具有很好的热稳定性和化学稳定性， 能够钉扎位错、 晶界、 亚晶 界， 阻碍位错的移动， 从而强化材料， 并且将合金加热到较高温度下， 它们不再发生溶解， 强化效果可以维持到接近合金的熔点 （0.8-0.9T ,,) , 使得弥散强化材料在接近熔点附近仍然具有很高的强度、 蠕变性 能和抗氧化性能。 这样可以很大程度上挖掘材料的潜力， 充分利用金 属材料。 金属材料中产生强化效果的第二相粒子， 必须是比较均匀地 分散于金属中的细小颗粒，一般认为氧化物颗粒越细小，分布越均匀， 材料性能的提高就越显著。
目前， 在制备铁基氧化物弥散材料上主要采用机械合金化技术，
说
以 Fe为原始粉末， 以 Cr， Al， Ti， Mo等为中间合金粉末， 以 Y203 为第二相弥散强化粒子， 通过机械合金化工艺制备。 这种方法存在成 本高， 不易控制， 易引入杂质， 污染合金， 生产周期长等缺点， 难以 实现大规模化工业生产， 并且难以保证没书有粗大的弥散相颗粒。 高生 产成本限制铁基弥散强化材料的使用范围， 目前仅仅用于高端行业， 因此， 开发一种低成本铁基氧化物弥散强化块体材料的制备工艺具有 重要的现实意义和很大的市场潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有工业应用价值， 成本低廉的弥散强 化铁基材料的粉末冶金制备方法， 即利用工业盐酸酸洗液回收过程低 成本大规模工业化制备氧化钇氧化铁混合氧化物粉末， 再经过还原， 两种不同致密化过程制备出针对不同需求的铁基弥散强化材料的工艺。 解决现有方法成本高， 不易控制， 生产周期长等缺点。
热轧带钢经过盐酸酸洗后， 方能进行冷轧， 酸洗时， 带钢表面铁 及氧化皮被盐酸洗掉， 消耗的盐酸转变成为以 FeCl2为主的氯化物， 溶 解在盐酸溶液中。 其主要反应化学方程式为：
Fe+2HCl=FeCl2+H20
FeO+2HCl=FeCl2+H20
目前国内外基本采用喷雾焙烧技术工艺对酸洗废液进行处理， 盐 酸再生的同时得到大量副产品 Fe203。 本发明的原理是： 基于经喷雾焙烧的盐混合物的选择还原， 将氯 化钇加入酸洗废液中， 利用酸洗废液回收过程中的喷雾焙烧过程， 制 备出含有氧化钇弥散相金属氧化物混合粉末。 将氯化钇加入酸洗废液 后， 得到含有氯化铁、 氯化亚铁和氯化钇的溶液， 溶液在喷雾焙烧过 程中被雾化成为微小液滴， 使液滴同气体发生接触并干燥成粉末， 粉 末在空气中加热成为金属氧化物。
说
其主要反应化学方程式为：
4FeCl2+4H20+02=2Fe203+8HClt
2FeCl3+3H20=Fe203+6HCl†
2YC13+3H20=Y203+6HC1† 书
将所得超细金属氧化物混合粉在氢气流中选择性还原后得到氧化 钇弥散强化铁粉， 再进行致密化工艺。 弥散分布在基体中的氧化物颗 粒可以阻碍晶粒长大， 容易获得稳定的晶粒尺寸， 因此在冷压烧结时 可以采用较高的烧结温度得到高致密度。
具体工艺步骤如下：
a、 将氯化钇加入含铁的盐酸酸洗废液 (酸洗废液中铁的浓度为 50-150g/L)中， 得到含有基体金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液， 基体金属离子最终生成金属单质， 弥散相金属离子最终生成弥散相氧 化物； 将原料折合成弥散相氧化物和基体金属的质量时， 弥散相氧化 物占总合金的质量分数在 0.1-2%。
b、 将含有基体金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液进入预浓缩 器， 浓缩废酸， 浓缩后的铁的浓度为 600-1500g/L;
c、 将被浓缩的废酸经焙烧炉炉顶的喷嘴雾化喷洒成微小液滴， 浓 缩酸中的氯化铁和氯化亚铁颗粒的混合物在燃烧的气体中被焙烧成游 离的氯化氢和氧化铁， 氯化钇焙烧成游离的氯化氢和氧化钇。
d、 混合氧化物在 900-1000°C下在氢气气氛中还原， 还原时间为 60-90分钟， 得到以氧化钇为弥散相的弥散强化铁粉末。
e、 弥散强化铁粉末采用冷压烧结过程或热挤压过程进行致密化， 得到铁基弥散强化材料。
冷压烧结过程为： 将弥散强化铁粉末冷压成型， 冷压成型过程采 用模压或冷等静压。 模压压制压力为： 600-1200Mpa， 冷等静压压力 200-300MPa, 保压时间为 30-90分钟， 采用真空烧结工艺， 烧结工艺
说
为 1300-1400°C， 保温 60-120分钟， 真空度为 0.1-0.01Pa。
热挤压过程为： 将弥散强化铁粉末装入包套中， 先在真空度 lO^-lo 下抽真空 1-2小时， 加热到 1150-125CTC进行热挤压， 使弥 散强化铁粉末固化。 书
所述的步骤三中的氯化铁颗粒用氯化亚铁颗粒或氯化铁和氯化亚 铁颗粒的混合物替代。
所述步骤三中所述浓缩废酸的喷雾速率为： 200-4000L/h; 喷雾焙 烧炉膛温度为 300-700°C ; 由于喷雾焙烧过程蒸发速度极快， 弥散相 Y203颗粒原位快速反应生成， 因此制备的铁基弥散强化材料中， 弥散 相 Υ203颗粒更为细小均匀， 并且没有粗大 Υ203颗粒夹杂。
进一步地， 所述的浓缩废酸的喷雾速率为： 1000-3000L/h。
本发明的优点在于：
( 1 ) 与现有其他制备铁基弥散强化材料工艺 （如共沉淀， EDTA络合法和微乳液法等）相比， 由于本发明喷雾焙烧过程蒸发速度 极快， 弥散相 Y203颗粒原位快速反应生成， 因此本发明制备的铁基弥 散强化材料中， 弥散相 Υ203颗粒更为细小均匀， 并且没有粗大 Υ203 颗粒夹杂， 材料性能更为优异， 可加工性能好， 可以以该弥散强化粉 末为原料制备出<0.2111111的铁基弥散强化材料细丝。
(2) 本发明利用现有的工业盐酸酸洗液回收生产工艺制备低 成本的弥散铁粉， 在制备混合氧化物粉末时， 使用现有的酸洗废液作 为原料， 除了增加弥散相原料氯化钇的成本外， 基本不需外加成本， 并根据不同使用情况需求分别提供对应两种致密化工艺， 其中冷压烧 结成本较低， 热挤压工艺成本较高， 但与冷压烧结相比性能更好。 本 专利充分利用钢铁生产过程中的伴生回收物， 是典型的节能减排循环 经济技术， 也是典型的绿色材料生产技术。
(3 ) 采用本发明制备的铁基弥散强化粉末压制性能优异， 材
说
料性能优异， 冷压烧结工艺平均致密度可以达到 97%以上， 含 Y203弥 散相 1%的材料室温抗拉强度≥400MPa， 比纯铁提高了一倍； 采用热挤 压工艺的平均致密度可以达到 99%以上， 含 Y203弥散相 1%的材料室 温抗拉强度≥600MPa。 书
具体实施方式
实施例 1: 0.1%Y2O3弥散强化铁材料
( 1 ) 将氯化钇加入盐酸酸洗废液（酸洗废液中铁的浓度为 50g/L)中， 得到含有基体金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液， 基体 金属离子最终生成金属单质， 弥散相金属离子最终生成弥散相氧化物; 将原料折合成弥散相氧化物和基体金属的质量时， 弥散相氧化物占总 合金的质量分数在 0.1%;
(2) 将含有基体金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液进入 预浓缩器， 浓缩废酸， 浓缩后的铁的浓度为 600g/L;
(3 ) 将被浓缩的废酸经焙烧炉炉顶的喷嘴雾化喷洒成微小液 滴， 浓缩废酸的喷雾速率为 600L/h， 喷雾焙烧炉膛温度为 400°C， 浓 缩酸中的氯化铁和氯化亚铁颗粒的混合物在燃烧的气体中被焙烧成游 离的氯化氢和氧化铁， 氯化钇焙烧成游离的氯化氢和氧化钇；
(4) 混合氧化物在 900°C下在氢气气氛中还原， 还原时间为 90分钟， 得到以氧化钇为弥散相的弥散强化铁粉末；
(5) 将弥散强化铁粉模压成型， 压制压力为： 600Mpa， 采用 真空烧结工艺， 烧结温度 1300°C， 保温 120分钟。
(6) 制备的弥散强化铁材料，相对密度 97.5%，室温抗拉强度 363MPa, HRB硬度 70。
实施例 2: 0.5%Y2O3弥散强化铁材料
( 1 ) 将氯化钇加入盐酸酸洗废液（酸洗废液中铁的浓度为 90g/L)中，得到含有基体金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液， 基体 说
金属离子最终生成金属单质， 弥散相金属离子最终生成弥散相氧化物; 将原料折合成弥散相氧化物和基体金属的质量时， 弥散相氧化物占总 合金的质量分数在 0.5%;
(2) 将含有基体金属离子和弥散书相金属离子的酸洗废液进入 预浓缩器， 浓缩废酸， 浓缩后的铁的浓度为 900g/L;
(3 ) 将被浓缩的废酸经焙烧炉炉顶的喷嘴雾化喷洒成微小液 滴， 浓缩废酸的喷雾速率为 2000L/h， 喷雾焙烧炉膛温度为 700°C， 浓 缩酸中的氯化铁和氯化亚铁颗粒的混合物在燃烧的气体中被焙烧成游 离的氯化氢和氧化铁， 氯化钇焙烧成游离的氯化氢和氧化钇；
(4) 混合氧化物在 900Ό下在氢气气氛中还原， 还原时间为 90分钟， 得到以氧化钇为弥散相的弥散强化铁粉末；
(5) 将弥散强化铁粉末装入包套中， 先在真空度 10_2pa下抽 真空 2小时， 加热到 1200°C进行热挤压， 使弥散强化铁粉末致密化。
(6) 制备的弥散强化铁材料， 相对密度 99%， 室温抗拉强度 540MPa, HRB硬度 92。
实施例 3: 1.0%Y2O3弥散强化铁材料
( 1 ) 将氯化钇加入盐酸酸洗废液（酸洗废液中铁的浓度为 100g/L)中， 得到含有基体金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液， 基 体金属离子最终生成金属单质， 弥散相金属离子最终生成弥散相氧化 物； 将原料折合成弥散相氧化物和基体金属的质量时， 弥散相氧化物 占总合金的质量分数在 1%;
(2) 将含有基体金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液进入 预浓缩器， 浓缩废酸， 浓缩后的铁的浓度为 1000g/L;
(3 ) 将被浓缩的废酸经焙烧炉炉顶的喷嘴雾化喷洒成微小液 滴， 浓缩废酸的喷雾速率为 3000L/h， 喷雾焙烧炉膛温度为 600°C， 浓 缩酸中的氯化铁和氯化亚铁颗粒的混合物在燃烧的气体中被焙烧成游
说
离的氯化氢和氧化铁， 氯化钇焙烧成游离的氯化氢和氧化钇；
(4) 混合氧化物在 950°C下在氢气气氛中还原， 还原时间为 75分钟， 得到以氧化钇为弥散相的弥散强化铁粉末；
(5) 将弥散强化铁粉冷等静压成型书， 压制压力为： 200Mpa， 保压时间为 60分钟采用真空烧结工艺， 烧结温度 1400°C， 保温 120 分钟。
(6) 制备的弥散强化铁材料， 相对密度 98%， 室温抗拉强度 430MPa, HRB硬度 86。
实施例 4: 2.0% Y203弥散强化铁合金
( 1 ) 将氯化钇加入盐酸酸洗废液 (酸洗废液中铁的浓度为 150g/L)中， 得到含有基体金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液， 基 体金属离子最终生成金属单质， 弥散相金属离子最终生成弥散相氧化 物； 将原料折合成弥散相氧化物和基体金属的质量时， 弥散相氧化物 占总合金的质量分数在 2%;
(2) 将含有基体金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液进入 预浓缩器， 浓缩废酸， 浓缩后的铁的浓度为 1500g/L;
(3 ) 将被浓缩的废酸经焙烧炉炉顶的喷嘴雾化喷洒成微小液 滴， 浓缩废酸的喷雾速率为 4000L/h， 喷雾焙烧炉膛温度为 700°C， 浓 缩酸中的氯化铁和氯化亚铁颗粒的混合物在燃烧的气体中被焙烧成游 离的氯化氢和氧化铁， 氯化钇焙烧成游离的氯化氢和氧化钇； (4) 混合氧化物在 1000°C下在氢气气氛中还原， 还原时间为 60分钟， 得到以氧化钇为弥散相的弥散强化铁粉末；
(5) 将弥散强化铁粉末装入包套中， 先在真空度 10_2pa下抽 真空 2小时， 加热到 1250°C进行热挤压， 使弥散强化铁粉末致密化。 制备的弥散强化铁材料， 相对密度 99%， 室温抗拉强度 710MPa， HRB 硬度 103。
说
书

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材料的方法， 其特 征在于：
歩骤一、 将氯化钇加入到含铁的盐酸酸洗废液中， 得到含有基体 金属离子和弥散相金属离子的酸洗废液， 基体金属离子最终生成金属 单质， 弥散相金属离子最终生成弥散相氧化物； 将原料折合成弥散相 氧化物和基体金属的质量时， 弥散相氧化物占总合金的质量分数为
0.1-2%；
步骤二、 将含有基体金属离子和弥散相金属离子酸洗废液进入预 浓缩器， 浓缩废酸；
歩骤三、 将浓缩废酸经焙烧炉炉顶的喷嘴雾化喷洒成微小液滴进 行焙烧， 浓缩废酸中的氯化铁颗粒在燃烧的气体中被焙烧成游离的氯 化氢和氧化铁， 氯化钇焙烧成游离的氯化氢和氧化钇， 得到氧化铁和 氧化钇的混合氧化物；
歩骤四、 将混合氧化物在 900-1000 °C氢气气氛中还原， 还原时间 为 60-90分钟， 得到氧化钇弥散相的弥散强化铁粉末；
歩骤五、 弥散强化铁粉末采用冷压烧结过程或热挤压过程进行致 密化， 得到铁基弥散强化材料。
2、如权利要求 1所述的低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材 料的方法， 其特征在于： 所述的冷压烧结过程为：
a、 将弥散强化铁粉末冷压成型， 冷压成型过程采用模压或冷等静 压； 模压压制压力为： 600-1200Mpa， 冷等静压压力 200-300MPa， 保 压时间为 30-90分钟；
b、 将冷压成型的弥散强化铁粉末进行真空烧结， 烧结温度为 1300-1400 °C , 保温 60-120分钟， 真空度为 0.1-0.01Pa。
3、如权利要求 1所述的低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材 料的方法， 其特征在于： 所述的热挤压过程为： 将弥散强化铁粉末装 权 利 要 求 书
入包套中，在真空度 10— O^Pa下抽真空 1-2小时后，加热到 1150-1250 °C 进行热挤压， 使弥散强化铁粉末固化。
4、如权利要求 1所述的低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材 料的方法， 其特征在于： 所述的步骤一中的含铁的盐酸酸洗废液， 其 中含铁的浓度为 50-150g/L。
5、如权利要求 1所述的低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材 料的方法， 其特征在于： 所述的步骤二中浓缩废酸过程中， 使浓缩后 的废酸中铁的浓度为 600-1500g/L。
6、 如权利要求 1所述的低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材 料的方法， 其特征在于： 所述的步骤三中的氯化铁颗粒用氯化亚铁颗 粒或氯化铁和氯化亚铁颗粒的混合物替代。
7、 如权利要求 1-6 中任一项所述的低成本大规模工业化生产铁基 弥散强化材料的方法， 其特征在于： 所述步骤三中所述浓缩废酸的喷 雾速率为： 200-4000L/h; 喷雾焙烧炉膛温度为 300°C -700°C。
8、如权利要求 7所述的低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材 料的方法，其特征在于：所述的浓缩废酸的喷雾速率为： 1000-3000L/h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102091788B (zh) * 2010-11-23 2013-07-17 北京科技大学 一种生产铁基弥散强化材料的方法
AT515414B1 (de) * 2014-04-07 2015-09-15 Andritz Ag Maschf Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration von Salzsäure aus metallhaltigen Lösungen mit Oxidaufbereitung
CN108677102A (zh) * 2018-04-26 2018-10-19 扬州立德粉末冶金股份有限公司 一种高性能减振器活塞本体材料的制备方法
JP7114623B2 (ja) * 2019-01-30 2022-08-08 住友電気工業株式会社 焼結材、及び焼結材の製造方法
CN110170646B (zh) * 2019-07-01 2021-08-24 重庆有研重冶新材料有限公司 超细铁粉及其生产方法
CN114752801B (zh) * 2022-05-12 2022-11-15 崇义章源钨业股份有限公司 一种板状晶强化网状结构硬质合金及其制备方法
CN115522209B (zh) * 2022-10-09 2024-01-30 浙江丰业集团有限公司 一种钢材强化处理液及钢材处理工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030116239A1 (en) * 1998-04-07 2003-06-26 Veronique Lambard Method of manufacturing a ferritic-martensitic, oxide dispersion strengthened alloy
CN1664145A (zh) * 2005-04-04 2005-09-07 北京科技大学 一种用化学浸润法制造氧化物弥散强化铁素体型合金的方法
US20060193764A1 (en) * 2005-02-05 2006-08-31 Degussa Ag Process for the production of metal oxide powders
CN102091788A (zh) * 2010-11-23 2011-06-15 北京科技大学 一种低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材料的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4086321A (en) * 1976-06-21 1978-04-25 Carl A. Holley Producing pure iron oxides
US4382916A (en) * 1981-10-07 1983-05-10 Voss Steel Corporation Method of preparing hydrochloric acid and high purity ferrous sulfate hydrate crystals from hydrochloric acid waste pickle liquor
AU630528B2 (en) * 1990-06-21 1992-10-29 Kawasaki Steel Corporation Method for producing composite oxides for use as starting materials for ferrites
FR2794672B1 (fr) * 1999-06-10 2001-09-07 Asb Aerospatiale Batteries Procede de preparation de poudres metalliques, poudres metalliques ainsi preparees et compacts incluant ces poudres
JP4154219B2 (ja) * 2001-12-25 2008-09-24 キヤノン株式会社 湿式ガス処理方法
JP4525072B2 (ja) * 2003-12-22 2010-08-18 日産自動車株式会社 希土類磁石およびその製造方法
WO2005102569A1 (en) * 2004-04-27 2005-11-03 Falconbridge Limited Production of active nickel powder and transformation thereof into nickel carbonyl
US8603213B1 (en) * 2006-05-08 2013-12-10 Iowa State University Research Foundation, Inc. Dispersoid reinforced alloy powder and method of making
EP2108472A4 (en) * 2007-01-30 2011-05-18 Jfe Steel Corp HIGH COMPRESSIBILITY IRON POWDER, IRON POWDER COMPRISING THE SAME FOR AN IRON POWDER CORE, AND IRON POWDER CORE
CN101875134A (zh) * 2009-12-23 2010-11-03 云泰硬质合金(赣州)有限公司 一种纳米钨铜稀土复合粉的制备方法
CN101837466B (zh) * 2010-04-02 2011-10-12 北京科技大学 一种制备纳米氧化铝弥散铁粉的方法
CN101823154B (zh) * 2010-04-14 2012-01-25 北京科技大学 一种采用浸润法制备氧化物弥散强化铁粉的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030116239A1 (en) * 1998-04-07 2003-06-26 Veronique Lambard Method of manufacturing a ferritic-martensitic, oxide dispersion strengthened alloy
US20060193764A1 (en) * 2005-02-05 2006-08-31 Degussa Ag Process for the production of metal oxide powders
CN1664145A (zh) * 2005-04-04 2005-09-07 北京科技大学 一种用化学浸润法制造氧化物弥散强化铁素体型合金的方法
CN102091788A (zh) * 2010-11-23 2011-06-15 北京科技大学 一种低成本大规模工业化生产铁基弥散强化材料的方法

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