一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法。
【背景技術】
[0002]第一壁包殼材料是未來聚變反應堆的最重要的結構部件之一，直接關系到反應堆的設計壽命。金屬材料在核反應輻照下會發生硬化和脆化效應從而導致失效，現有材料均不滿足聚變堆的設計使用要求。目前學界普遍認為通過添加三氧化二釔彌散強化的低活化鐵素體/馬氏體鋼是最有希望應用于聚變核反應示范堆的首選材料。
[0003]目前，制造三氧化二釔彌散強化合金最常用的方法是，將各合金元素粉末混合球磨，合金粉末承受多種力的作用從而實現固態下合金化效果，然后，再通過熱等靜壓或熱擠壓進行致密化燒結，但是，該生產過程復雜、生產成本高，尤其不利于生產大尺寸部件，而且，制備的合金的力學性能和組織存在各向異性現象，因而，相對而言，鑄造生產鋼工藝和設備簡單，可生產各種尺寸和復雜形狀鑄件。
[0004]而現有的鑄造方法無法制備三氧化二釔強化合金，其原因在于:三氧化二釔密度小于鐵水，在鑄造過程中三氧化二釔浮在鐵水表面，彌散效果差；三氧化二釔粉末與鐵水潤濕性差，難以與鐵及其他元素產生合金化反應，因而，在鑄造過程中，往鐵水中直接添加的三氧化二釔將以雜質元素形式團聚在鋼樣表面，達不到強化效果。因而，人們想到采用鐵-三氧化二釔中間合金來制備三氧化二釔彌散強化合金，目前，鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，生產高，工藝復雜。
【發明內容】
[0005]本發明的目的:為了克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其生產過程簡單，成本低。
[0006]本發明的技術方案:一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟:
(O首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進行機械球磨；
(2)將球磨后的混合粉末壓制成塊；
(3)在還原氣氛中進行燒結、冷卻；
(4)將燒結后的塊狀合金擠壓成絲狀。
[0007]采用上述技術方案制備鐵-三氧化二釔中間合金，其生產過程簡單，成本低，后序制備三氧化二釔彌散強化合金時能達到很好的彌散強化效果。
[0008]本發明的進一步設置:三氧化二釔粉質量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質量的百分比1-80%O
[0009]采用上述進一步設置，可以調節鐵-三氧化二釔中間合金中的三氧化二釔含量，來制備不同性能的三氧化二釔彌散強化合金。
[0010]本發明的再進一步設置:機械球磨時間為5-100小時，球磨介質為乙醇。
[0011]采用上述再進一步設置，可以使得Fe粉和三氧化二釔粉末充分混合，并發生原子間結合。
[0012]本發明的再更進一步設置:步驟(2)中壓制采用等靜壓成型或模壓成型。
[0013]采用上述再更進一步設置，制備成的塊狀中間合金，有利于后序鑄造熔煉時進行添加。
[0014]本發明的再更進一步設置:燒結溫度為700-1500°C，并保溫1_5小時。
[0015]采用上述再更進一步設置，壓制的中間合金緊密結合，粉末不脫落。
[0016]本發明的再更進一步設置:步驟(3)中燒結采用的設備為保護氣氛管式爐。
[0017]采用上述再更進一步設置，在中間合金中不帶入雜質污染。
[0018]本發明的再更進一步設置:步驟(4)中的擠壓溫度為600-900°C，擠壓比為5_100。
[0019]采用上述再更進一步設置，可以細化中間合金組織，提升力學性能，改善中間合金熔煉加入效果。
【具體實施方式】
[0020]實施例1:
一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，包括有以下步驟:(I)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進行機械球磨，其中，三氧化二釔粉質量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質量的百分比1%，機械球磨時間為5小時，球磨介質采用乙醇；(2)將球磨后的混合粉末采用等靜壓成型壓制成塊；(3)在保護氣氛管式爐內、還原氣氛中進行燒結，燒結溫度為700°C，并保溫I小時、隨爐冷卻；(4)將燒結后的塊狀合金擠壓成絲狀，擠壓溫度為600°C，擠壓比為5，制成鐵-三氧化二釔中間合金。
[0021]實施例2:
一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，包括有以下步驟:(I)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進行機械球磨，其中，三氧化二釔粉質量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質量的百分比80%，機械球磨時間為100小時，球磨介質采用乙醇；(2)將球磨后的混合粉末采用模壓成型壓制成塊；(3)在保護氣氛管式爐內、還原氣氛中進行燒結，燒結溫度為15000C，并保溫5小時、隨爐冷卻；(4)將燒結后的塊狀合金擠壓成絲狀，擠壓溫度為900°C，擠壓比為100，制成鐵-三氧化二釔中間合金。
[0022]實施例3:
一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，包括有以下步驟:(I)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進行機械球磨，其中，三氧化二釔粉質量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質量的百分比40%，機械球磨時間為50小時，球磨介質采用乙醇；(2)將球磨后的混合粉末采用模壓成型壓制成塊；(3)在保護氣氛管式爐內、還原氣氛中進行燒結，燒結溫度為1000C，并保溫2小時、隨爐冷卻；(4)將燒結后的塊狀合金擠壓成絲狀，擠壓溫度為750°C，擠壓比為50，制成鐵-三氧化二釔中間合金。
[0023]實施例4:
一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，包括有以下步驟:(I)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進行機械球磨，其中，三氧化二釔粉質量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質量的百分比60%，機械球磨時間為70小時，球磨介質采用乙醇；(2)將球磨后的混合粉末采用等靜壓成型壓制成塊；(3)在保護氣氛管式爐內、還原氣氛中進行燒結，燒結溫度為1200°C，并保溫2.5小時、隨爐冷卻；(4)將燒結后的塊狀合金擠壓成絲狀，擠壓溫度為700 0C，擠壓比為60，制成鐵-三氧化二釔中間合金。
【主權項】
1.一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟: (1)首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進行機械球磨； (2)將球磨后的混合粉末壓制成塊； (3)在還原氣氛中進行燒結、冷卻； (4)將燒結后的塊狀合金擠壓成絲狀。2.根據權利要求1所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:三氧化二釔粉質量占鐵粉、三氧化二釔粉混合粉質量的百分比1_80%。3.根據權利要求1或2所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:機械球磨時間為5-100小時，球磨介質為乙醇。4.根據權利要求3所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:步驟(2)中壓制采用等靜壓成型或模壓成型。5.根據權利要求1或2或4所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:燒結溫度為700-1500°C，并保溫1-5小時。6.根據權利要求1或2或4所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:步驟(3)中燒結采用的設備為保護氣氛管式爐。7.根據權利要求1或2或4所述的鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于:步驟(4)中的擠壓溫度為600-900°C，擠壓比為5-100。
【專利摘要】本發明涉及一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟：（1）首先將鐵粉、三氧化二釔粉均勻混合進行機械球磨；（2）將球磨后的混合粉末壓制成塊；（3）在還原氣氛中進行燒結、冷卻；（4）將燒結后的塊狀合金擠壓成絲狀。采用上述技術方案，本發明提供了一種鑄造用鐵-三氧化二釔中間合金的制備方法，其生產過程簡單，成本低。
【IPC分類】C22C35/00, C22C33/02
【公開號】CN104894464
【申請號】CN201510244633
【發明人】史子木
【申請人】浙江工貿職業技術學院
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月14日