本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种氧化物强化奥氏体不锈钢及其制备方法。
背景技术：
奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含cr约18％、ni8％～25％、c约0.1％时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18cr-8ni钢和在此基础上增加cr、ni含量并加入mo、cu、si、nb、ti等元素发展起来的高cr-ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，而由于奥氏体不锈钢中相组成特点，其不可能通过相变使之强化。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于一种氧化物强化奥氏体不锈钢及其制备方法，本发明利用氧化物冶金技术和弥散强化理论向钢中引入不同尺寸的多种氧化物粒子对奥氏体不锈钢进行强化。
本发明采用的技术方案如下：
一种氧化物强化奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散均匀分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氧化物为ti2o3、tio2或zro2，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。
优选的，所述氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物的质量含量为0.0005％～0.001％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为1015～1016个/m3；亚微米氧化物的质量含量0.002％～0.003％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为1018～1019个/m3；纳米氧化物的质量含量0.2％～0.3％，粒子尺寸为10～20nm，数量为1023～1024个/m3。
优选的，所述微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形氧化物粒子。
优选的，奥氏体不锈钢基体为304奥氏体不锈钢、304l奥氏体不锈钢、304n奥氏体不锈钢、309奥氏体不锈钢、316奥氏体不锈钢、316l奥氏体不锈钢或317奥氏体不锈钢。
本发明还提供了一种制备本发明如上所述氧化物强化奥氏体不锈钢的方法，包括如下过程：
将粉末a进行热等静压成型，得到成型体；
对所述成型体进行热处理，释放成型体中的热应力；
其中，所述粉末a为微米氧化物与粉末b球磨混合得到；
所述粉末b为亚微米氧化物与粉末c经球磨固溶后得到；
所述粉末c为纳米y2o3、纳米zr粉和奥氏体不锈钢粉进行球磨固溶得到。
优选的，制备粉末c时，将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉进行球磨固溶，球磨固溶过程中，球料比为10～15:1，球磨转速为450～500转/min，球磨时间为45～50h，球磨过程采用氩气保护。
优选的，制备粉末b时，将粉末c与尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物进行球磨固溶，球磨固溶过程中，球料比为5～6:1，球磨转速为400～450转/min，球磨时间为5～8h，球磨过程采用氩气保护。
优选的，制备粉末a时，将粉末b与尺寸为0.5～1μm的微米氧化物进行球磨，球磨过程中，球料比为5～6:1，球磨转速为350～400转/min，球磨时间为2～3h，球磨过程采用氩气保护。
优选的，粉末a进行热等静压成型过程中，压力为200～250mpa，成型温度为1150～1200℃，保温时间为3～4h。
优选的，对成型体进行热处理过程包括，将成型体加热至950～1000℃，保温2.5～3h，然后空冷。
本发明具有如下有益效果：
本发明氧化物强化奥氏体不锈钢中，在奥氏体不锈钢基体中弥散均匀分布有微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物，其中微米氧化物ti2o3、tio2和zro2和奥氏体不锈钢具有较大的晶格匹配度，可以起到钉扎晶界的作用；亚微米氧化物y2o3和奥氏体钢有一定的晶格匹配度和一定的固溶度，起到一定的钉扎晶界和位错的作用；y-zr-o在奥氏体钢中具有很高的固溶度，因此其能够起到钉扎位错的强化相粒子。综上，本发明解决了由于奥氏体不锈钢在热加工过程中不会发生相变，很难通过热处理的方式对其进行强化的缺陷。
本发明制备所述氧化物强化奥氏体不锈钢的方法中，利用热等静压成型的工艺能够使粉末a烧结和致密化，使得微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均匀分布于奥氏体不锈钢基体中，进而达到强化奥氏体不锈钢的目的。将热等静压成型制得的成型体进行热处理，能够将热等静压成型过程中积累的热应力进行释放。纳米y2o3、纳米zr粉和奥氏体不锈钢粉进行球磨固溶时，纳米y2o3和纳米zr粉能够发生反应生成y-zr-o并部分固溶到奥氏体不锈钢粉末的基体中，zr的添加能够提高y2o3的固溶度；亚微米氧化物与粉末c经球磨固溶时，使亚微米y2o3粒子不与钢中残留的zr发生反应，而是将亚微米y2o3粒子与奥氏体不锈钢进行机械混合并发生部分固溶，固溶到钢中的y2o3粒子可以起到阻碍位错运动的作用，没固溶到钢中的亚微米y2o3粒子可以起到钉扎晶界的作用。微米氧化物与粉末b球磨混合时，使微米氧化物与奥氏体不锈钢进行机械混合不发生固溶，未固溶到钢中的微米氧化物可以起到钉扎晶界的作用。
进一步的，制备粉末c时，将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉进行球磨固溶，由于粉末要经过多次球磨，每磨一次，粒度将降低一次，采用较大粒度的有利于最终产品晶粒尺寸的控制，球料比为10～15:1，球磨转速为450～500转/min，球磨时间为45～50h，在这种高球料比、高速长时间的球磨下，能够使纳米y2o3和纳米zr粉发生反应生成y-zr-o并部分固溶到奥氏体不锈钢基体中，球磨过程采用氩气保护能够防止粉末被氧化。
进一步的，制备粉末b时，球料比为5～6:1，球磨转速为400～450转/min，球磨时间为5～8h，在这种短时中速下可保证添加的亚微米y2o3粒子不与钢中残留的zr发生反应，中速球磨能够将亚微米y2o3粒子与奥氏体不锈钢进行机械混合并发生部分固溶。
进一步的，制备粉末a时，球料比为5～6:1，球磨转速为350～400转/min，球磨时间为2～3h，在这种短低速球磨的条件下，能够将微米氧化物与奥氏体不锈钢进行机械混合不发生固溶，同时短时低速球磨也可以防止微米氧化物的球磨破碎。
具体实施方式
下面结合实施例来对本发明做进一步的说明。
本发明的氧化物强化奥氏体不锈钢包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布与奥氏体不锈钢基体中的微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物，其中，奥氏体不锈钢基体为：304奥氏体不锈钢、304l奥氏体不锈钢、304n奥氏体不锈钢、309奥氏体不锈钢、316奥氏体不锈钢、316l奥氏体不锈钢或317奥氏体不锈钢，其中，微米氧化物为ti2o3、tio2或zro2，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本发明的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.0005％～0.001％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为1015～1016个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.002％～0.003％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为1018～1019个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.2％～0.3％，尺寸为10～20nm，数量为1023～1024个/m3。
本发明氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为10～15:1，球磨转速为450～500转/min，球磨时间为45～50h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为5～6:1，球磨转速为400～450转/min，球磨时间为5～8h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为5～6:1，球磨转速为350～400转/min，球磨时间为2～3h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1150～1200℃，压力为200～250mpa，保温时间为3～4h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型后的钢样加热至950～1000℃并保温2.5～3h，保温结束后进行空冷。
实施例1
本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，奥氏体不锈钢基体为：304奥氏体不锈钢，其中，微米氧化物为ti2o3，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.0005％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为1.2×1015个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.002％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为1.1×1018个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.2％，尺寸为10～20nm，数量为2.2×1023个/m3。
本实施例氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为10:1，球磨转速为450转/min，球磨时间为50h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为5:1，球磨转速为400转/min，球磨时间为8h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为5:1，球磨转速为350转/min，球磨时间为3h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1150℃，压力为200mpa，保温时间为4h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型后的钢样置于950℃下保温3h。
本实施例制得的氧化物强化奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。
实施例2
本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，奥氏体不锈钢基体为：304奥氏体不锈钢，其中，微米氧化物为ti2o3，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.001％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为8.9×1016个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.003％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为9.1×1018个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.3％，尺寸为10～20nm，数量为8.6×1023个/m3。
本实施例氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为15:1，球磨转速为500转/min，球磨时间为45h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为6:1，球磨转速为450转/min，球磨时间为5h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为6:1，球磨转速为400转/min，球磨时间为3h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1200℃，压力为250mpa，保温时间为3h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型体加热至1000℃，保温2.5h，然后空冷。
本实施例制得的氧化物强化奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。
实施例3
本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，奥氏体不锈钢基体为：304奥氏体不锈钢，其中，微米氧化物为ti2o3，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.0007％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为5.6×1015个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.0026％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为6.3×1018个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.24％～0.3％，尺寸为10～20nm，数量为7.0×1023个/m3。
本实施例氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为13:1，球磨转速为480转/min，球磨时间为47h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为6:1，球磨转速为430转/min，球磨时间为7h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为5:1，球磨转速为380转/min，球磨时间为2.5h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1180℃，压力为230mpa，保温时间为3.5h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型体加热至980℃，保温2.7h，然后空冷。
本实施例制得的氧化物强化奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。
实施例4
本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，奥氏体不锈钢基体为：304l奥氏体不锈钢、，其中，微米氧化物为tio2，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.007％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为5.8×1015～1016个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.0028％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为6.1×1018个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.26％，尺寸为10～20nm，数量为6.8×1023个/m3。
本实施例氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为14:1，球磨转速为460转/min，球磨时间为48h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为5:1，球磨转速为440转/min，球磨时间为7h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为6:1，球磨转速为390转/min，球磨时间为2.8h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1190℃，压力为240mpa，保温时间为3.5h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型体加热至980℃，保温2.7h，然后空冷。
本实施例制得的氧化物强化奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。
实施例5
本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，奥氏体不锈钢基体为：304n奥氏体不锈钢，其中，微米氧化物为zro2，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.001％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为3.5×1015个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.0024％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为4.2×1018个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.26％，尺寸为10～20nm，数量为5.8×1023个/m3。
本实施例氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为13:1，球磨转速为470转/min，球磨时间为46h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为5:1，球磨转速为430转/min，球磨时间为7h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为6:1，球磨转速为360转/min，球磨时间为2.5h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1170℃，压力为230mpa，保温时间为3.5h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型体加热至960℃，保温2.8h，然后空冷。
本实施例制得的氧化物强化奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。
实施例6
本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，奥氏体不锈钢基体为：309奥氏体不锈钢，其中，微米氧化物为tio2，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.0005％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为2.6×1015个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.003％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为7.7×1018个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.27％，尺寸为10～20nm，数量为8.9×1023个/m3。
本实施例氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为13:1，球磨转速为480转/min，球磨时间为47h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为6:1，球磨转速为440转/min，球磨时间为7h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为5:1，球磨转速为360转/min，球磨时间为2.5h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1190℃，压力为220mpa，保温时间为3.5h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型体加热至970℃，保温2.7h，然后空冷。
本实施例制得的氧化物强化奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。
实施例7
本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，奥氏体不锈钢基体为：316奥氏体不锈钢，其中，微米氧化物为tio2，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.0008％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为6.9×1015个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.003％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为8.6×1018个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.3％，尺寸为10～20nm，数量为8.7×1023个/m3。
本实施例氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为13:1，球磨转速为470转/min，球磨时间为48h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为5:1，球磨转速为410转/min，球磨时间为7h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为6:1，球磨转速为380转/min，球磨时间为2.6h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1180℃，压力为235mpa，保温时间为3.6h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型体加热至980℃，保温2.8h，然后空冷。
本实施例制得的氧化物强化奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。
实施例8
本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，奥氏体不锈钢基体为：316l奥氏体不锈钢，其中，微米氧化物为ti2o3，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.0009％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为7.9×1015个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.0027％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为6.8×1018～1019个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.27％，尺寸为10～20nm，数量为7.9×1023个/m3。
本实施例氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为12:1，球磨转速为490转/min，球磨时间为48h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为6:1，球磨转速为410转/min，球磨时间为7h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为6:1，球磨转速为370转/min，球磨时间为2.6h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1160℃，压力为230mpa，保温时间为3.5h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型体加热至960℃，保温2.7h，然后空冷。
本实施例制得的氧化物强化奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。
实施例9
本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，奥氏体不锈钢基体为：317奥氏体不锈钢，其中，微米氧化物为tio2，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形粒子。以质量百分数计，本实施例的氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物粒子的质量含量为0.0006％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为4.7×1015个/m3；亚微米氧化物粒子的质量含量为0.0022％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为3.2×1018个/m3；纳米氧化物粒子的质量含量为0.27％，尺寸为10～20nm，数量为7.3×1023个/m3。
本实施例氧化物强化奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉置于球磨机中进行高速球磨固溶；球磨固溶过程中，球料比为13:1，球磨转速为480转/min，球磨时间为47h，球磨过程采用氩气保护。
(2)将尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物和步骤(1)制得的粉末按钢成分进行中速球磨混料；球磨过程中，球料比为5:1，球磨转速为440转/min，球磨时间为7.5h，球磨过程采用氩气保护。
(3)将尺寸为0.5～1μm的微米氧化物和步骤(2)制得的粉末按钢成分进行低速球磨混料；球磨过程中，球料比为5:1，球磨转速为380转/min，球磨时间为2.5h，球磨过程采用氩气保护。
(4)将步骤(3)得到的粉末进行热等静压成型，其中，成型温度为1170℃，压力为235mpa，保温时间为3.5h；
(5)对步骤(4)得到的成型体进行组织性能调控：将成型体加热至980℃，保温2.7h，然后空冷。
本实施例制得的氧化物强化奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。
表1
从上述可以看出，本发明通过不同的短时球磨工艺进行不同粒子的引入，并对各尺度粒子的用量和尺寸进行优化，通过热等静压成型使多尺度粒子均匀分布于低活化钢基体中，显著提高低活化钢的强度。
1.一种氧化物强化奥氏体不锈钢，其特征在于，包括奥氏体不锈钢基体和弥散均匀分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氧化物为ti2o3、tio2或zro2，亚微米氧化物为y2o3，纳米氧化物为y-zr-o。
2.根据权利要求1所述的一种氧化物强化奥氏体不锈钢，其特征在于，所述氧化物强化奥氏体不锈钢中，微米氧化物的质量含量为0.0005％～0.001％，尺寸为0.5～1.0μm，数量为1015～1016个/m3；亚微米氧化物的质量含量0.002％～0.003％，尺寸为0.1～0.5μm，数量为1018～1019个/m3；纳米氧化物的质量含量0.2％～0.3％，粒子尺寸为10～20nm，数量为1023～1024个/m3。
3.根据权利要求1所述的一种氧化物强化奥氏体不锈钢，其特征在于，所述微米氧化物、亚微米氧化物和纳米氧化物均为球形氧化物粒子。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种氧化物强化奥氏体不锈钢，其特征在于，奥氏体不锈钢基体为304奥氏体不锈钢、304l奥氏体不锈钢、304n奥氏体不锈钢、309奥氏体不锈钢、316奥氏体不锈钢、316l奥氏体不锈钢或317奥氏体不锈钢。
5.一种制备权利要求1-4任意一项所述氧化物强化奥氏体不锈钢的方法，其特征在于，包括如下过程：
将粉末a进行热等静压成型，得到成型体；
对所述成型体进行热处理，释放成型体中的热应力；
其中，所述粉末a为微米氧化物与粉末b球磨混合得到；
所述粉末b为亚微米氧化物与粉末c经球磨固溶后得到；
所述粉末c为纳米y2o3、纳米zr粉和奥氏体不锈钢粉进行球磨固溶得到。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，制备粉末c时，将尺寸为15～30nm的纳米y2o3、尺寸为10～20nm的纳米zr粉和尺寸为40～50μm的奥氏体不锈钢粉进行球磨固溶，球磨固溶过程中，球料比为10～15:1，球磨转速为450～500转/min，球磨时间为45～50h，球磨过程采用氩气保护。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，制备粉末b时，将粉末c与尺寸为0.1～0.5μm的亚微米氧化物进行球磨固溶，球磨固溶过程中，球料比为5～6:1，球磨转速为400～450转/min，球磨时间为5～8h，球磨过程采用氩气保护。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，制备粉末a时，将粉末b与尺寸为0.5～1μm的微米氧化物进行球磨，球磨过程中，球料比为5～6:1，球磨转速为350～400转/min，球磨时间为2～3h，球磨过程采用氩气保护。
9.根据权利要求5-8任意一项所述的方法，其特征在于，粉末a进行热等静压成型过程中，压力为200～250mpa，成型温度为1150～1200℃，保温时间为3～4h。
10.根据权利要求5-8任意一项所述的方法，其特征在于，对成型体进行热处理过程包括，将成型体加热至950～1000℃，保温2.5～3h，然后空冷。
技术总结