摘 要

本文首先对粉末冶金的发展背景，发展现状和ODS（氧化物弥散强化）的发展情况进行了论述。材料冶金技术在这几十年间得到了长足的发展，已经演变成为用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）当做制备的原料，之后是成形和烧结工艺，制备金属材料、复合材料和各种类型金属及其制品的工艺技术。该工艺包含了化学、物理、生物学和纳米科学等学科的专业知识，是目前材料的主要制备方法的代表之一。现如今，粉末冶金技术应用的领域包括重工、机械、电子科技、航天卫星、武器、生化、新能源、信息科技和核产业等领域，已经是新材料科学冉冉升起的一颗新星。粉末冶金技术拥有的优点有节能、节材。而且其性能优异、产品精密度高且稳定性好，很有利于大批量生产。同时，很多用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料、复杂零件也可用粉末冶金工艺生产，所以得到了各界广泛关注。

之后介绍了课题实验所需要的原料和实验方法。原料选择的是名义组分为Fe-12Cr-2.5W-0.4Ti-Y₂O₃（质量分数）的实验配方，对Fe-Si-Y2O3粉末特性及合金组织性能进行了研究在球料比变大的同时，粉末的出粉率下降，污染程度提高。

在之后是ODS铁基合金制备的方法和性能测试。研究发现，在球磨过程中先将试样粉末球磨24h之后再加入硬脂酸球磨2h能有效提高出粉率。之后烧结之后的材料烧结体的组织性能也相对较好。

合金中弥散分布氧化物的特性对合金性能有着十分重要的作用，本课题研究了铁、硅、氧化钇合金的组织和性能，对完善合金成分体系及组织性能具有较强的理论意义。

关键词：ODS；氧化钇；球磨；机械合金化；硬脂酸

Abstract

Firstly, the background of powder metallurgy development , development and ODS (oxide dispersion strengthened) developments are discussed. With metallurgical materials technology development and progress in recent decades, the technology has gradually developed into a technology which use metal powder (or a mixture of metal powder and nonmetal powder) as raw materials, forming and sintering of metal materials, composite materials and various types product technology. The process combines expertise in chemistry, physics, biology and other disciplines of nanoscience, it is one of the main preparation method of the current material. Currently, powder metallurgy technology has been widely used in transportation, machinery, electronics, aerospace, weapons, biology, new energy, information, and the nuclear industry and other fields, has become one of the branches of new materials science the most dynamic. Powder metallurgy technology has significant energy saving, material-saving, high-performance, high precision and good stability and a series of advantages, is very suitable for mass production. In addition, some materials and complex parts using traditional casting methods and machining methods cannot also be prepared in powder metallurgy technology manufacturing, so much industry attention.

Following the introduction of the experimental methods and materials required for the experimental subjects. Material selection is the name of the group into Fe-12Cr-2.5W-0.4Ti-Y₂O₃ (mass fraction) of the experimental formula, when the study variable dosage yttrium oxide, yttrium oxide content of ODS iron-based high temperature microstructure and properties of the alloy influences. With the increase of ball material ratio, powdery flour yield decline, pollution levels increase.

Following is an iron-based ODS superalloys preparation methods and performance testing. The study found after the milling process first sample powder was added stearic acid milling milling 24h 2h can improve the flour yield, microstructure and properties of sintered material after after sintering is relatively good.

Alloy dispersed oxide properties of alloys has a very important role, this research oxides (yttrium oxide) addition on the microstructure and properties of ODS alloys conduct systematic research on improving the alloy composition and microstructure properties of the system have strong theoretical significance.

Keywords：ODS；Y₂O₃；ball milling；mechanical alloying；stearate

目录

1.绪论 2

1.1课题的目的及意义 2

1.2国内外的研究现状 2

1.3本文的研究目的内容和工艺方法 3

2.材料的制备和测试方法 3

2.1实验原料 3

2.2实验设备和工艺方法 4

2.2.1机械合金化工艺 4

2.2.2模压成型 5

2.2.3真空烧结 6

2.3 组织及性能测试 7

2.3.1 拉伸测试 7

2.3.3 硬度测试 7

3. Fe-Si-Y₂O₃粉末特性及合金组织性能研究 8

3.1 粉末特性 8

3.1.1 球磨时间对粉末的影响 8

3.1.2 退火前后粉末分析 10

3.1.3 退火后粉末的表截面分析 11

3.2 Fe-Cr-W-Si-Y₂O₃合金组织性能研究 12

参考文献 17

致 谢 19

1.绪论

1.1课题的目的及意义

随着当今社会工业技术突飞猛进的发展，工业生产生活中对材料的性能要求也有了大幅提高，包括使用环境的苛刻程度也有了显著提高。因此，在众多新高要求的影响下，许多传统技术由于效果有限已经无法满足新的材料要求，因此包括粉末冶金在内的一系列新的材料制备冶炼方法被越来越广泛的开发和使用。

材料冶金技术在这几十年间得到了长足的发展，已经演变成为用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）当做制备的原料，之后是成形和烧结工艺，制备金属材料、复合材料和各种类型金属及其制品的工艺技术。该工艺包含了化学、物理、生物学和纳米科学等学科的专业知识，是目前材料的主要制备方法的代表之一。现如今，粉末冶金技术应用的领域包括重工、机械、电子科技、航天卫星、武器、生化、新能源、信息科技和核产业等领域，已经是新材料科学冉冉升起的一颗新星。粉末冶金技术拥有的优点有节能、节材。而且其性能优异、产品精密度高且稳定性好，很有利于大批量生产。同时，很多用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料、复杂零件也可用粉末冶金工艺生产，所以得到了各界广泛关注。

在粉末冶金的的材料中，有时候单一的材料达不到我们的性能需求时，就需要对材料进行组织和性能强化。最常见的强化方式主要有传统的固溶强化、第二相强化、弥散强化和颗粒强化等方法。在这些强化方式中尤其需要重视的是氧化物弥散强化（Oxide dispersed strengthen, ODS），弥散强化指的是一种通过在材料中加入硬质弥散物颗粒添加物作为强化剂的一种材料的强化工艺方式。是指用不溶于铁基合金的很细的第二相(作为强化相)来强化的金属材料。近年来氧化物弥散强化中在Fe-Cr-W-Ti基体在铁素体/马氏体的铁基高温合金的基础上，中加入氧化钇（Y₂O₃），大大提高了材料在工作强度和工作温度方面的性能，使材料的适用范围得到了大范围改善。