[发明专利]一种新型纳米不锈钢

说明书

本发明公开了一种新型纳米不锈钢，其含有的化学成分重量百分比：铝1.5～2.5％、碳0～0.07％、锰0～2.0％、硅0～1.0％、铬17.0～19.0％、镍8.0～11.0％及余量铁和不可避免的杂质；所述铝的原料为纳米级氧化铝粉。本发明所述新型纳米不锈钢的制备原料中加入了特定含量的纳米级别的氧化铝粉，在混合物中均匀弥散形成纳米晶核，然后诱导钢结构形成不超过100nm的微观结构，从而在配方样品中形成均匀纳米结构，达到纳米增强的目的。本发明还公开了一种新型纳米不锈钢的制备方法，所述制备方法工艺简单，可大批量工业化生产纳米不锈钢。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种新型块状纳米合金不锈钢。

背景技术

纳米材料由于具有独特的物理、化学、力学性能，在电子信息、生物工程、航空航天等具有广阔的应用前景。纳米材料主要包括纳米粉体材料、纳米薄膜材料、表面纳米化材料及块状纳米材料。然而目前市面上所描述的纳米材料大多是指纳米粉体材料(零维)，块状纳米材料作为三维的纳米材料，早期所使用的冷压和烧结成型技术会导致纳米晶金属材料微观结构缺陷引起的块状纳米晶金属材料性能不稳定；而由于受到制备技术、材料配方等的限制，块状纳米材料至今依然很难实现工业化的生产。目前块状纳米合金的制造，或采用纳米粉末高温烧结、大塑性变形(SPD)等复杂工艺，采用高温、高压等苛刻条件，仅能制得晶粒尺寸较大、界面粗糙、微孔隙过多的块状纳米制品；或采用非晶晶化法，通过采用特殊的材料配方，首先获得非晶态固体，然后通过熔体激冷等方法实现非晶态向晶态转变，制备块状纳米产品。上述方法一方面依赖于材料的配方，一方面依赖于复杂的制备工艺，制得块状纳米产品仍然质量较差，限制了块状纳米合金的工业化应用。

304不锈钢是目前钢材市场中应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢合金，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性。该钢材在大气中具有良好的加工性能和可焊性，然而304不锈钢的力学性能却不尽人意，仍具有较大的提升空间。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种新型的纳米不锈钢。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种新型纳米不锈钢，其含有的化学成分重量百分比为：铝1.5～2.5％、碳0～0.07％、锰0～2.0％、硅0～1.0％、铬17.0～19.0％、镍8.0～11.0％及余量铁和不可避免的杂质；所述铝的原料为纳米级氧化铝粉。

本发明所述新型纳米不锈钢的制备原料中加入了特定含量的纳米级别的氧化铝粉，在混合物中均匀弥散形成纳米晶核，然后诱导钢结构形成不超过100nm的微观结构，从而在配方样品中形成均匀纳米结构，达到纳米增强的目的。

所述不锈钢中，氧化铝粉的添加量过低难以发挥其在钢结构形成过程中的诱导作用，过多则容易导致分散不均匀，从而团聚，影响合晶相的晶粒度，降低不锈钢的硬度，发明人发现，铝含量为1.5～2.5％时，不锈钢硬度较高。

本发明所述不锈钢中还包含少量的氮和氧，氮和氧的含量为：氮≤0.05％，氧≤0.05％。

优选地，所述新型纳米不锈钢含有铝的化学成分重量百分比为1.6～2.2％。所述铝含量为1.6～2.2％时，硬度更高。

优选地，本发明的新型纳米不锈钢含有的化学成分重量百分比为：铝1.6～2.2％、碳0～0.07％、锰0～2.0％、硅0～1.0％、铬18.0～19.0％、镍9.0～10.0％及余量铁。所述新型纳米不锈钢为上述成分含量范围时硬度更高。

优选地，所述氧化铝粉的粒径为10～50nm。在该含量范围内的氧化铝粉在钢材结构的形成中更有利于形成纳米晶核，得到的不锈钢硬度更高。

优选地，所述杂质为硫和磷，所述硫≤0.03％，所述磷≤0.035％。