【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氧化物弥散强化合金制备的，特别是氧化物弥散强化钢的制备方法。
技术介绍
1、ods钢，即氧化物弥散强化合金，被广泛应用于高温结构材料、航空航天材料、汽车发动机材料等领域。常温下氧化物在金属中的溶解度较低，使用传统的方法难以加工制作ods钢，弥散强化材料的制备工艺流程一般是：首先球磨法制备弥散强化合金粉，然后采用合适的固化烧结方法进行致密化，最后通过热处理及机械加工制备出所需尺寸及状态的材料。传统机械合金化的方法存在明显的缺点，比如整个制备周期较长，制备中无论是球磨过程还是烧结过程中所涉及到的参数较多，难以合理控制参数得到最优工艺路线。ods合金中内部氧化物的尺寸和分布情况是影响其综合力学性能的关键，分布不均匀的粗大氧化物容易发生应力集中，无法起到弥散强化的效果，使合金的力学性能无法得到充分的发挥。因此，细化和均匀化氧化物颗粒是提高该类材料性能最有效的途径。与传统的机械合金化相比，电弧增材制备ods合金可以制备形状复杂的零件并大幅度减少生产周期，生产过程中所需要控制的参数较少，可以相互调配得到最优的工艺参数，同时利用电弧快速加热和冷却的特性可以实现组织细化。但是，由于合金微观组织控制困难，电弧增材制造过程中出现的主要问题包括局部氧化物的聚集、氧化物尺寸较大以及表面易形成裂纹、气孔。
2、搅拌摩擦加工是从搅拌摩擦焊接演变而来的一种材料改性和复合材料加工方法，其原理是利用搅拌头所造成的加工区域材料的剧烈塑性变形和塑性金属流动，使通过机械或者冶金方式添加的合金粉末颗粒在基体中分布分散，实现微观组织的致密化、均匀
技术实现思路
1、基于上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种采用电弧增材制造ods钢的方法，旨在以电弧为热源，结合搅拌摩擦加工的方法，制备氧化物颗粒细小且分布弥散的合金材料，并能简化工艺流程，降低生产成本，提高生产效率，稳定产品性能。
2、本专利技术解决技术问题，采用如下技术方案：
3、一种采用电弧增材制造ods钢的方法，其特点在于，包括如下步骤：
4、步骤1、首先对基板进行表面清洁处理，获得清洁的基板；
5、步骤2、采用低碳钢焊丝或马氏体钢焊丝在基板上以电弧为热源采用逐行扫描的方式进行单层沉积，示意图如图1所示(以采用低碳钢焊丝为例)；
6、步骤3、将纳米级的氧化物粉末(y2o3)加入挥发有机溶剂中，混合均匀，获得涂浆；将涂浆涂敷在已单层沉积的样品表面，并干燥处理，使已单层沉积的样品表面形成氧化物涂层，涂层厚度≤1mm，示意图如图2所示；
7、步骤4、将电弧热源再次作用于样品氧化物涂层表面，并再次利用低碳钢焊丝或马氏体钢焊丝在样品表面采用逐行扫描的方式进行单层沉积，单个熔池之间和相邻扫描道间相互重叠搭接形成连续熔池，使得整个氧化物涂层逐步融化，在保护气体的作用下与熔池内低碳钢或马氏体钢混合均匀，然后自然冷却，形成氧化物弥散强化钢层，示意图如图3所示；
8、步骤5、采用搅拌摩擦的加工方法对样品表面进行固相机械搅拌，去除其表面的气孔缺陷，并使表面氧化物分布的更加细小弥散，示意图如图4所示；
9、步骤6、采用热轧制的加工方法对整个样品进行热变形处理，使其晶粒尺寸大幅度下降，析出氧化物相分布更加均匀弥散，提高其综合力学性能，示意图如图5所示；
10、步骤7、重复步骤3至步骤6，进行逐层堆叠，直至在基板表面获得所需形状的ods钢，完成ods钢的增材制造。
11、进一步地，步骤2与步骤4中，电弧沉积的具体加工参数为：所使用电弧热源的参数为：焊接电流为280-320a，焊接电压30-34v，焊接速度250-350mm/s。将电弧热源作用于样品的过程中，采用纯氩气对焊接熔池进行保护，气流量为5～10l/min。单个熔池的重叠搭接率为70％～80％，相邻扫描道间的重叠搭接率为40％～60％。
12、进一步地，步骤5中，所述搅拌摩擦的加工方法为：将样品固定在搅拌摩擦机床工作台上，采用涂层硬质合金加工成搅拌头，搅拌头在氧化物弥散强化钢层的搅拌摩擦加工速度为40-60mm/min，搅拌头的旋转速度为750-950rmp，对整个加工区域共进行1轮完整的搅拌摩擦加工，相邻搅拌加工道次之间的搭接量为40％～50％。
13、进一步地，步骤6中，所述热轧制的加工方法为：将样品在1000-1100℃保温30min后放置于轧机工作台上，采用涂层硬质合金加工成轧辊，轧辊在整个样品表面进行4-6次小变形量轧制，经每道次轧制下压量为4％-5％，轧辊速度为3.5m/s，辊道速度为3.5m/s。
14、与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
15、相较于传统的成型技术，本专利技术采用的电弧增材制造技术可以大幅度缩短ods钢制备的周期，可以通过层层堆叠的方式结合少量机加工制备复杂零件，而且由于电弧热源快速加热快速冷却的特点，其制备式样晶粒尺寸小，力学性能优异。在增材的过程中辅助搅拌摩擦可以有效提高增材零件表面质量，消除其表面气孔、裂纹等，后续通过轧制处理可以有效的改善表面氧化物的聚集，使其分布的更加弥散，弥散强化效果更加显著。
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1.一种采用电弧增材制造ODS钢的方法，其特征在于，包括如下步骤
2.根据权利要求1所述的采用电弧增材制造ODS钢的方法，其特征在于，步骤2与步骤4中，所使用电弧热源的参数为：焊接电流280-320A，焊接电压30-34V，焊接速度250-350mm/s。
3.根据权利要求1所述的采用电弧增材制造ODS钢的方法，其特征在于：步骤2与步骤4中，将电弧热源作用于样品的过程中，采用纯氩气对焊接熔池进行保护，气流量为5～10L/min。
4.根据权利要求1所述的采用电弧增材制造ODS钢的方法，其特征在于：步骤2与步骤4中，单个熔池的重叠搭接率为70％～80％，相邻扫描道间的重叠搭接率为40％～60％。
5.根据权利要求1所述的采用电弧增材制造ODS钢的方法，其特征在于，步骤5中，所述搅拌摩擦的加工方法为：将样品固定在搅拌摩擦机床工作台上，采用涂层硬质合金加工成搅拌头，搅拌头在氧化物弥散强化钢层的搅拌摩擦加工速度为40-60mm/min，对整个加工区域共进行1轮完整的搅拌摩擦加工，相邻搅拌加工道次之间的搭接量为40％～50％。
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7.根据权利要求1所述的采用电弧增材制造ODS钢的方法，其特征在于，所述基板为低碳钢钢板或与ODS钢成分相近的钢板。
...【技术特征摘要】
1.一种采用电弧增材制造ods钢的方法，其特征在于，包括如下步骤
2.根据权利要求1所述的采用电弧增材制造ods钢的方法，其特征在于，步骤2与步骤4中，所使用电弧热源的参数为：焊接电流280-320a，焊接电压30-34v，焊接速度250-350mm/s。
3.根据权利要求1所述的采用电弧增材制造ods钢的方法，其特征在于：步骤2与步骤4中，将电弧热源作用于样品的过程中，采用纯氩气对焊接熔池进行保护，气流量为5～10l/min。
4.根据权利要求1所述的采用电弧增材制造ods钢的方法，其特征在于：步骤2与步骤4中，单个熔池的重叠搭接率为70％～80％，相邻扫描道间的重叠搭接率为40％～60％。
5.根据权利要求1所述的采用电...
【专利技术属性】
技术研发人员：华鹏，刘洋，曹岳，罗国欣，李先芬，周伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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