本發(fā)明涉及核反應堆高強度鋼制備，具體為一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼及制備方法。
背景技術：
1、核聚變反應堆、超臨界發(fā)電機組等高溫高壓環(huán)境對結構材料的性能提出了極高的要求。12cr鐵素體鋼因其優(yōu)異的高溫強度、抗輻照腫脹性能及抗蠕變性能，被廣泛認為是第四代核反應堆的關鍵結構材料之一。
2、然而，傳統(tǒng)的12cr鐵素體鋼在力學性能方面存在局限性，其均質的微觀結構導致其塑性的顯著下降，此外，氧化物納米顆粒的過度彌散分布會進一步細化晶粒，阻礙位錯運動，從而加劇了塑性的降低。這些因素共同作用，使得現(xiàn)有的12cr鐵素體鋼難以滿足當前服役條件下對于室溫及高溫強度的需求，并且在高溫高壓環(huán)境下，由于塑性的不足，難以有效抵抗由輻照引起的脆化和腫脹問題，限制了其在長期高溫服役中的應用。
3、因此有必要發(fā)明一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼及制備方法來解決上述問題。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)的12cr鐵素體鋼因均質微觀結構和氧化物納米顆粒過度彌散分布導致其塑性下降，從而難以滿足當前服役條件下對于室溫及高溫強度的需求，限制了其在長期高溫服役中應用的問題，提供了一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼及制備方法。
2、本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：
3、一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼的制備方法，包括以下步驟：
4、s1：以cr、w、ti、fe為原料，通過霧化制粉獲得預合金化粉末，且預合金化粉末的原料的質量百分比為cr：12％、w：2％、ti：0.2％，余量為fe，將預合金化粉末與y2o3粉末按99.65：0.35的質量比進行混合，在球磨機中進行機械球磨，并采用氬氣保護，得到球磨后的混合粉末；
5、s2：將球磨后的混合粉末裝入不銹鋼包套中，在450℃的溫度下對不銹鋼包套中的粉末進行脫氣，直到不銹鋼包套的真空度達到0.002pa；
6、s3：將真空度達到0.002pa的不銹鋼包套封焊，放入熱等靜壓設備中進行固化成型，成型溫度為1150℃，保溫時間為3h，成型壓力為150mpa，隨爐冷卻至室溫后，得到12cr鐵素體鋼樣品；
7、s4：將得到的12cr鐵素體鋼樣品放入熱處理爐中保溫，將保溫后的12cr鐵素體鋼樣品冷卻后進行熱軋變形，然后冷卻至室溫后，得到軋制態(tài)12cr鐵素體鋼；
8、s5：將軋制態(tài)12cr鐵素體鋼進行退火處理，得到具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼。
9、進一步地，步驟s1中：所述球磨機中球料比為10:1。
10、進一步地，步驟s1中：所述球磨機的球磨轉速為250rpm，球磨時間為30h。
11、進一步地，步驟s4中：所述熱處理爐的保溫溫度為1100℃，保溫時間為30min。
12、進一步地，步驟s4中：所述保溫后的12cr鐵素體鋼樣品冷卻至880℃進行熱軋變形，且變形量為60%~85%。
13、進一步地，步驟s5中：所述退火處理的退火溫度為700℃，并在該溫度下保溫10min~60min。
14、一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼，該12cr鐵素體鋼是基于本發(fā)明所述的一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼的制備方法獲得的。
15、本發(fā)明的關鍵在于預合金化粉末的成分設計、熱軋的工藝參數(shù)、后續(xù)退火處理的工藝參數(shù)。預合金化粉末的原料及質量百分比為cr：12％、w：2％、ti：0.2％，余量為fe，決定了所要制備的12cr鐵素體鋼在室溫和高溫下鐵素體為穩(wěn)定相；熱軋的工藝參數(shù)使得12cr鐵素體鋼樣品在高溫環(huán)境下晶粒內能量得到釋放，從而發(fā)生動態(tài)再結晶，形成等軸晶粒，在此過程中，晶界與納米氧化物顆粒之間的相互作用促使納米氧化物顆粒溶解并再次析出，這些析出的納米氧化物顆粒沿著軋制方向呈線性排列，這一過程不僅優(yōu)化了晶粒結構，還增強了材料的層狀異質特性，進而提高了12cr鐵素體鋼在室溫及高溫下的力學性能；熱軋變形并冷卻至室溫后得到的軋制態(tài)12cr鐵素體鋼，其基體為鐵素體組織，通過退火處理后，其基體內的位錯減少，材料的內部應力降低，進而提升12cr鐵素體鋼的塑性。
16、本發(fā)明通過對12cr鐵素體鋼的成分設計和熱軋工藝的調整，使得12cr鐵素體鋼中不再是均質的微觀結構，而是形成了具有晶粒尺寸層狀分布的異質結構特征，同時納米氧化物顆粒沿軋制方向分布，使得軋制態(tài)12cr鐵素體鋼在室溫和650℃下表現(xiàn)出良好的力學性能，通過退火工藝的改善，使得12cr鐵素體鋼在室溫和650℃下的塑性得到進一步的提升。
1.一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼的制備方法，其特征在于：步驟s1中：所述球磨機中球料比為10:1。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼的制備方法，其特征在于：步驟s1中：所述球磨機的球磨轉速為250rpm，球磨時間為30h。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼的制備方法，其特征在于：步驟s4中：所述熱處理爐的保溫溫度為1100℃，保溫時間為30min。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼的制備方法，其特征在于：步驟s4中：所述保溫后的12cr鐵素體鋼樣品冷卻至880℃進行熱軋變形，且變形量為60%~85%。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼的制備方法，其特征在于：步驟s5中：所述退火處理的退火溫度為700℃，并在該溫度下保溫10min~60min。
7.一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼，該12cr鐵素體鋼是基于如權利要求1~6任意一項所述的一種具有高強度異質結構的12cr鐵素體鋼的制備方法獲得的。