采用HEBM-SPS制備430L納米晶不銹鋼材料的研究.pdf

1、本文首先研究了高能球磨制備430L不銹鋼納米晶粉末，利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和馬爾文激光粒度分析儀(MS2000)等手段分析了高能球磨中粉末的晶粒尺寸、顆粒形貌和粒度。采用相同的球磨時間(10h)不同球料比進行了430L不銹鋼的球磨實驗。研究結果發(fā)現(xiàn)：隨球料比增大，粉末平均晶粒尺寸迅速減小，球料比從5:1增加到20:1，晶粒尺寸從32nm減小到23nm左右；球料比進一步增大，晶粒尺寸緩慢減小，球料比增大到30:

2、1，晶粒尺寸約為19nm。采用相同球料比(20:1)，經過不同球磨時間制備430L不銹鋼粉末的實驗研究結果表明：球磨初期(0～10h)，粉末的晶粒尺寸迅速減小到23nm左右，其后晶粒尺寸緩慢減小，球磨時間達到50h，晶粒尺寸減小到15nm。SEM和MS2000分析結果表明，高能球磨中存在冷焊、斷裂和加工硬化現(xiàn)象。粉末粒度的變化可分為四個階段：即第一階段，快速增大階段(0～10h)，平均粒度迅速增大到330μm左右，這期間以冷焊作用為主；

3、第二階段，快速減小階段(10～20h)，平均粒度約為100μm，這期間以斷裂作用為主；第三階段，粒度基本保持不變(20～30h)，平均粒度約為98μm，這期間冷焊和斷裂作用基本保持動態(tài)平衡；第四階段，緩慢減小(30～50h)，平均粒度約為55μm，這期間又以斷裂作用為主。 本文還研究了納米430L不銹鋼粉末(球料比20:1，球磨時間30h)的SPS放電等離子快速燒結工藝。利用阿基米德排水法、維氏硬度計和MTS810材料試驗機等手

4、段分析了不同燒結工藝條件下燒結試樣的相對密度、維氏硬度和抗拉強度，采用透射電子顯微鏡(TEM)觀察了試樣晶粒尺寸。將430L不銹鋼粉末在800～1000℃溫度范圍內保溫3～15min，分析結果顯示，同800℃下試樣相比較，燒結溫度達到900℃時，試樣的各項性能都有很大提高，在900℃下保溫5min，試樣的相對密度、維氏硬度和抗拉強度分別達到96.25％，255HV和706MPa，而在800℃保溫5min，試樣的相對密度、維氏硬度和抗拉強

5、度僅為93.83％、167HV和165MPa；溫度達到1000℃時，維氏硬度和相對密度分別為501HV和98.72％，但抗拉強度卻下降到522MPa；分析還發(fā)現(xiàn)，在900℃下保溫5min和15min，試樣的相對密度分別為96.25％和99.43％；保溫時間對試樣的抗拉強度影響顯著，保溫時間延長到10min時，抗拉強度達到最大值713MPa，而后減小。保溫時間對試樣的硬度影響較小，從3min延長到15min，維氏硬度值變化范圍為238～2