氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)鐵素體合金的高溫強(qiáng)度較高且具有良好的抗輻照性能,是制造聚變和裂變反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)的候選材料[1~4] ODS鐵素體合金具有優(yōu)異性能的主要原因,是在鐵素體基體中引入了大量納米尺度的氧化物顆粒 這些納米氧化物顆粒,作為釘扎位點(diǎn)限制了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和再結(jié)晶[5~7] 近年來,ODS鐵素體合金已成為反應(yīng)堆包殼材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn) 通常采用機(jī)械合金化(MA)工藝制備ODS鐵素體合金 但是,機(jī)械合金化是一個(gè)復(fù)雜的過程,制備高性能ODS鐵素體合金需要控制許多變量 球磨粉末的形貌、粒度分布和污染情況在很大程度上取決于機(jī)械合金化的工藝參數(shù),如球磨時(shí)間、過程控制劑(PCA)、球料比(BPR)和球磨氣氛等[8, 9] 同時(shí),在機(jī)械合金化過程中容易引入雜質(zhì)、樣品間批次差異等問題,特別是其效率較低[10~12] 因此,人們嘗試用新方法制備ODS鐵素體合金[13] 這些新方法有氧化法、含氧氣體霧化制粉和粉末鍛造成型工藝 氧化法的特點(diǎn),是工藝簡(jiǎn)單和成本較低[14] Rieken等[15]使用含氧氣體霧化制粉,粉末表面生成了一層亞穩(wěn)態(tài)的富鉻氧化物層,這層亞穩(wěn)態(tài)氧化物作為氧元素引入的前驅(qū)體為后續(xù)生成納米氧化物提供條件 Gil等[16, 17]改進(jìn)了此法,將霧化后的粉末在空氣中加熱使其表面氧化生成氧化物層作為引入氧的載體 以上兩種方法,不用機(jī)械合金化實(shí)現(xiàn)氧元素的引入制備FeCr-ODS鐵素體合金 但是,用氧化法制備的ODS鐵素體合金析出相分布不均勻和數(shù)密度較低,不利于提高合金的力學(xué)性能 粉末鍛造成型工藝(簡(jiǎn)稱粉鍛)將傳統(tǒng)的粉末冶金工藝與精密鍛造結(jié)合,是一種新型金屬成型工藝[18, 19] 粉鍛工藝,包括粉末預(yù)壓、高速加熱、短時(shí)保溫和鍛造成型[20] 此工藝兼具粉末冶金和精密模鍛的優(yōu)點(diǎn),粉鍛和熱處理可使合金的密度達(dá)到理論密度的98%以上,克服了普通粉末冶金零件密度低的不足[21] 粉鍛成型合金的內(nèi)部組織均勻、沒有明顯的偏析,消除了常規(guī)鑄造材料的各向異性,機(jī)械性能更高[22, 23] 同時(shí),粉鍛成型的工序少、流程短和效率高,可大批量、自動(dòng)化生產(chǎn)[24] 而且,在粉鍛過程中產(chǎn)生的大量位錯(cuò)、空位等缺陷,是納米氧化物彌散相的優(yōu)先形核位置[25],有利于生成更多、分布更均勻的納米氧化物彌散相 鑒于此,本文將氧化后的粉末粉鍛成型,利用鍛造成型過程中粉末發(fā)生塑性變形的特點(diǎn)使氧化粉末表面的氧化物前驅(qū)體重新