一种高强度奥氏体不锈钢及其制备方法

摘要

本发明公开一种高强度奥氏体不锈钢及其制备方法，该高强度奥氏体不锈钢包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。制备时，将混合粉末A进行激光熔化成型；再进行组织性能调控；其中，混合粉末A为微米氮化物和粉末B通过球磨混合得到；粉末B为亚微米氧化物和粉末C通过球磨得到；粉末C为纳米氧化物和奥氏体钢粉通过球磨得到；纳米氧化物为纳米Y2O3和纳米Al粉通过球磨固溶得到。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粒子对奥氏体不锈钢进行强化，工艺和产品重现性好，洁净度相同、组织和性能易于控制。

权利要求

1.一种高强度奥氏体不锈钢，其特征在于，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；

其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O；

所述高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.005% 0.01%，粒子尺寸为0.5~ ~

14 15 3

1.0μm，数量为10 10 个/m；

~

17 18

亚微米粒子的质量含量为0.001% 0.002%，粒子尺寸为0.1 0.5μm，数量为10 10 个/~ ~ ~3

m；

25 26 3

纳米粒子的质量含量为0.1% 0.2%，粒子尺寸为5 10nm，数量为10 10 个/m。

~ ~ ~

2.根据权利要求1所述的一种高强度奥氏体不锈钢，其特征在于，所述的奥氏体不锈钢基体为304奥氏体不锈钢基体、304L奥氏体不锈钢基体、304N奥氏体不锈钢基体、316奥氏体不锈钢基体或316L奥氏体不锈钢基体。

3.一种高强度奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下过程：将混合粉末A进行激光熔化成型，得到成型体；

对所述成型体进行组织性能调控，使成型体中热应力去除以及球化成型体中的富Ti相；

其中，混合粉末A为微米氮化物和粉末B通过球磨混合得到；

所述粉末B为亚微米氧化物和粉末C通过球磨得到；

所述粉末C为纳米氧化物和奥氏体钢粉通过球磨得到；

所述纳米氧化物为纳米Y2O3和纳米Al粉通过球磨固溶得到；

微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3；

纳米氧化物的制备过程包括：

将尺寸为10~15nm的纳米Y2O3和尺寸为10~30nm的纳米Al粉进行高速球磨合金化，高速球磨合金化过程中，球料比为10:1 1.5，高速球磨转速为550 600转/min，球磨时间为5 7h，~ ~ ~球磨气氛为大气气氛，纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1~1.5；

粉末C的制备过程包括：

将纳米氧化物和尺寸为40 50μm的奥氏体钢粉进行高速球磨混料，高速球磨混料过程~中，球料比为10:1 1.5，转速为500 550转/min，球磨时间为7 10h，球磨气氛为惰性气氛，纳~ ~ ~米氧化物与奥氏体钢粉的质量比为0.1 0.2:100；

~

粉末B的制备过程包括：

将尺寸为0.5 1.0μm的亚微米氧化物和粉末C进行中速球磨混料，中速球磨混料的过程~中，球料比为5:1 1.5，转速为300 350转/min，球磨时间为2 3h，球磨气氛为惰性气氛，亚微~ ~ ~米粒子与粉末C中奥氏体钢的质量比为0.01 0.02:100；

~

混合粉末A的制备过程包括：

将尺寸为1 1.5μm的微米氮化物和粉末B进行低速球磨混料，低速球磨混料过程中，球~料比为5:1 1.5，转速为200 250转/min，球磨时间为1 2h，球磨气氛为惰性气氛，微米粒子~ ~ ~与粉末B中奥氏体钢的质量比为0.05 0.1:100；

~

激光熔化成型过程中：激光功率为300～325W，扫描速度为1200～1700mm/s，层厚为45~

50μm，扫描间距为50μm，惰性气氛；

组织性能调控过程中，将成型体加热至1200 1250℃，之后保温1 1.5h，然后空冷至室~ ~温，在加热至700 750℃并保温2 2.5h，然后再空冷至室温。

~ ~

说明书

一种高强度奥氏体不锈钢及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种高强度奥氏体不锈钢及其制备方法。

背景技术

[0002] 一回路主管道是核岛内七大关键设备之一，被称为核电站的“主动脉”，属于核一级部件。主管道连接反应堆压力容器、蒸汽发生器和反应堆冷却机泵，从而使这几个设备组成一条闭式的回路。它的主要功能是输送含有放射性物质的压力水和保持压力边界的完整性，防止放射性物质外泄。主管道在高温高压的工况下要运行几十年，服役环境苛刻，制造技术要求高。

[0003] 福岛事故后，人们对核电的安全更为重视。核电的安全离不开高强度结构材料的开发。目前，国际上蒸汽发生器传热管材料是用奥氏体不锈钢制造，主要有304、304L、304N、316、和316L。国外核电站运行经验表明，以传热管的失效是影响核电站安全运行的主要因素之一。因此，提高传热管材料的力学性能及其制造工艺也就成了当前亟需解决的问题。

[0004] 向钢中引入尺寸细小的高熔点氧化物可对位错和亚晶界进行钉扎，阻碍位错运动，抑制晶粒长大，从而强化材料；由于氧化物的熔点较高，引入的氧化物在接近材料熔点的温度下也不会重新固溶到基体中，使得材料在高温下仍有良好的强度。

[0005] 上世纪七十年代，新日铁公司技术员利用TiN粒子的钉扎作用改善焊接热影响区的韧性。TiN属于耐高温粒子，能在1400℃保持稳定。在焊接区的冷却阶段，TiN粒子通过钉扎奥氏体晶界，有效阻止HAZ奥氏体晶粒长大，提高其韧性。但该工艺中的TiN在炼钢过程中生成，尺寸和数量均不可控。除此之外，世界各国科学家也相继通过机械合金化+烧结的方式向钢中引入纳米级SiO2、Al2O3、MgO、TiO2、ZrO2及Y2O3等高熔点氧化物来提高合金的力学性能。由于上述工艺的固有缺陷，工艺和产品重现性差，很难制备出洁净度相同、组织和性能相同的钢来。不同尺寸和不同种类的粒子对钢组织和力学性能的影响不同，而这种影响表现在材料的性能上必是协同作用的结果。目前，强化粒子的应用均是针对单一种类和单一尺度的粒子，强化效果一般。

发明内容

[0006] 为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高强度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粒子对奥氏体不锈钢进行强化，工艺和产品重现性好，洁净度相同、组织和性能易于控制。

[0007] 本发明采用的技术方案如下：

[0008] 一种高强度奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；

[0009] 其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。

[0010] 优选的，所述高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.005％～0.01％，14 15 3
粒子尺寸为0.5～1.0μm，数量为10 ～10 个/m；

[0011] 亚微米粒子的质量含量为0.001％～0.002％，粒子尺寸为0.1～0.5μm，数量为101718 3
～10 个/m；

[0012] 纳米粒子的质量含量为0.1％～0.2％，粒子尺寸为5～10nm，数量为1025～1026个/3
m。

[0013] 优选的，所述的奥氏体不锈钢基体为304奥氏体不锈钢基体、304L奥氏体不锈钢基体、304N奥氏体不锈钢基体、316奥氏体不锈钢基体或316L奥氏体不锈钢基体。

[0014] 本发明还提供了一种高强度奥氏体不锈钢的制备方法，可用于制备被发明上述高强度奥氏体不锈钢，包括以下过程：

[0015] 将混合粉末A进行激光熔化成型，得到成型体；

[0016] 对所述成型体进行组织性能调控，使成型体中热应力去除以及球化成型体中的富Ti相；

[0017] 其中，混合粉末A为微米氮化物和粉末B通过球磨混合得到；

[0018] 所述粉末B为亚微米氧化物和粉末C通过球磨得到；

[0019] 所述粉末C为纳米氧化物和奥氏体钢粉通过球磨得到；

[0020] 所述纳米氧化物为纳米Y2O3和纳米Al粉通过球磨固溶得到；

[0021] 微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3。

[0022] 优选的，纳米氧化物的制备过程包括：

[0023] 将尺寸为10～15nm的纳米Y2O3和尺寸为10～30nm的纳米Al粉进行高速球磨合金化，高速球磨合金化过程中，球料比为10:1～1.5，高速球磨转速为550～600转/min，球磨时间为5～7h，球磨气氛为大气气氛，纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1～1.5。

[0024] 优选的，粉末C的制备过程包括：

[0025] 将尺寸为5～10nm的纳米氧化物和尺寸为40～50μm的奥氏体钢粉进行高速球磨混料，高速球磨混料过程中，球料比为10:1～1.5，转速为500～550转/min，球磨时间为7～10h，球磨气氛为惰性气氛，纳米氧化物与奥氏体钢粉的质量比为0.1～0.2:100。

[0026] 优选的，粉末B的制备过程包括：

[0027] 将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和粉末C进行中速球磨混料，中速球磨混料的过程中，球料比为5:1～1.5，转速为300～350转/min，球磨时间为2～3h，球磨气氛为惰性气氛，亚微米粒子与粉末C中奥氏体钢的质量比为0.01～0.02:100。

[0028] 优选的，混合粉末A的制备过程包括：

[0029] 将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和粉末B进行低速球磨混料，低速球磨混料过程中，球料比为5:1～1.5，转速为200～250转/min，球磨时间为1～2h，球磨气氛为惰性气氛，微米粒子与粉末B中奥氏体钢的质量比为0.05～0.1:100。

[0030] 优选的，激光熔化成型过程中：激光功率为300～325W，扫描速度为1200～1700mm/s，层厚为45～50μm，扫描间距为50μm，惰性气氛。

[0031] 优选的，组织性能调控过程中，将成型体加热至1200～1250℃，之后保温1～1.5h，然后空冷至室温，在加热至700～750℃并保温2～2.5h，然后再空冷至室温。

[0032] 本发明具有如下有益效果：

[0033] 本发明高强度奥氏体不锈钢中微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物弥散分布于奥氏体不锈钢基体中，微米氮化物和亚微米氧化物粒子可对晶界进行钉扎起到细晶、强化的效果，亚微米氧化物和纳米氧化物粒子对位错进行钉扎起到第二相强化的效果。本发明通过向奥氏体不锈钢中引入不同尺寸的多种粒子对奥氏体不锈钢实现了强化的效果，解决了由于奥氏体不锈钢的室温和高温组织均为奥氏体，不能采用热处理的方式对其进行组织调控的问题。

[0034] 进一步的，第二相在钢中的强化作用，与其化学成分、尺寸、形状、数量及分布直接相关。为获得良好的强化效果，本发明高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为14 15 3
0.005％～0.01％，粒子尺寸为0.5～1.0μm，数量为10 ～10 个/m ；亚微米粒子的质量含量
17 18 3
为0.001％～0.002％，粒子尺寸为0.1～0.5μm，数量为10 ～10 个/m ；纳米粒子的质量含
25 26 3
量为0.1％～0.2％，粒子尺寸为5～10nm，数量为10 ～10 个/m。通过这些参数的控制，使得本发明高强度奥氏体不锈钢通过第二相实现了良好的强化效果。

[0035] 本发明高强度奥氏体不锈钢的制备方法中，通过激光熔化成型技术能够使混合粉末A均匀分布于奥氏体不锈钢钢基体中，显著提高钢的强度，对提高核电站的安全性具有重要意义；纳米氧化物为纳米Y2O3和纳米Al粉通过球磨固溶得到，纳米Y2O3和纳米Al粉球磨固溶可产生新相Y‑Al‑O，从而使得高强度奥氏体不锈钢强化例子的种类增多，强化效果更好。组织性能调控能够去除激光熔化成型过程在成型体中残留的热应力，以及使成型体中的富Ti相进行球化，提高本发明高强度奥氏体不锈钢的强度。

[0036] 进一步的，纳米氧化物的制备过程中，将尺寸为10～15nm的纳米Y2O3和尺寸为10～30nm的纳米Al粉进行高速球磨合金化，使得Y2O3与Al发生反应生成Y‑Al‑O；球磨气氛为大气，球磨过程中空气中O2的引入有利固溶反应的进行，高的球料比有利于化学反应的进行。

[0037] 进一步的，粉末C的制备过程中，将纳米氧化物和尺寸为40～50μm的奥氏体钢粉进行高速球磨混料，该高速球磨可以提供充足的能量，利于纳米粉末的固溶，由于纳米粉末是固溶到钢中，所以纳米粒的收得率为100％，即加入多少最终钢里就有多少，惰性气氛是为了防止钢粉的氧化。

[0038] 进一步的，粉末B的制备过程中，将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和粉末C进行中速球磨混料，中速球磨的目的是使亚微米粒子一部分固溶一部分不固溶，由于后续奥氏体钢粉成型采用激光成型，激光产生的气流会造成粉末的损失，因此在球磨过程中按目标成分的10倍添加，结合后续的打印工艺，可以精确的控制最终钢样中亚微米粒子的质量分数。

[0039] 进一步的，混合粉末A的制备过程中，将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和粉末B进行低速球磨混料，低速球磨的目的是使微米粒子和钢粉充分混合而不发生固溶，由于后续钢粉成型采用激光成型，激光产生的气流会造成粉末的损失，因此在球磨过程中按目标成分的10倍添加，结合后续的打印工艺，可以精确的控制最终钢样中微米粒子的质量分数。

[0040] 进一步的，根据本发明高强度奥氏体不锈钢的成分组成，采用相应的参数打印的质量比较好，得到性能合格的成型体。

[0041] 进一步的，组织性能调控过程中，1200～1250℃下的高温保温能够去除激光熔化成型过程中残留的热应力，700～750℃下保温是为了球化钢中的富Ti相。

具体实施方式

[0042] 下面结合实施例来对本发明做进一步的说明。

[0043] 本发明高强度奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.005％～14 15 3
0.01％，粒子尺寸为0.5～1.0μm，数量为10 ～10 个/m ；亚微米粒子的质量含量为0.001％
17 18 3
～0.002％，粒子尺寸为0.1～0.5μm，数量为10 ～10 个/m ；纳米粒子的质量含量为0.1％
25 26 3
～0.2％，粒子尺寸为5～10nm，数量为10 ～10 个/m。奥氏体不锈钢基体为304奥氏体不锈钢基体、304L奥氏体不锈钢基体、304N奥氏体不锈钢基体、316奥氏体不锈钢基体或316L奥氏体不锈钢基体

[0044] 本发明高强度奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

[0045] (1)纳米粒子的制备：将尺寸为10～15nm的纳米Y2O3和尺寸为10～30nm的纳米Al粉置于球磨机中进行高速球磨合金化；其中纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1～1.5，球料比为10:1～1.5，高速球磨转速为550～600转/min，球磨时间为5～7h，球磨气氛为大气气氛。

[0046] (2)纳米粒子球磨混料：将步骤(1)制得的纳米粒子和奥氏体钢粉置于球磨机中进行高速球磨混料；其中奥氏体不锈钢的尺寸为40～50μm，纳米粒子与奥氏体钢的质量比为0.1～0.2:100，高速球磨，球料比为10:1～1.5，转速为500～550转/min，球磨时间为7～
10h，球磨气氛为惰性气氛。

[0047] (3)亚微米粒子球磨混料：将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和步骤(2)制得的粉末进行中速球磨混料；其中亚微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.01～0.02:100，中速球磨，球料比为5:1～1.5，转速为300～350转/min，球磨时间为2～3h，球磨气氛为惰性气氛。

[0048] (4)微米粒子球磨混料：将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和步骤(3)制得的粉末进行低速球磨混料；其中微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.05～0.1:100，低速球磨球料比为5:1～1.5，转速为200～250转/min，球磨时间为1～2h，球磨气氛为惰性气氛。

[0049] (5)将步骤(4)得到的混合料进行激光熔化成型：激光功率为300～325W，扫描速度为1200～1700mm/s，层厚为45～50μm，扫描间距为50μm，惰性气氛；

[0050] (6)组织性能调控：将步骤(5)成型后钢样置于1200～1250℃下保温1～1.5h后空冷至室温，之后再加热至700～750℃下保温2～2.5h后进行空冷至室温。

[0051] 实施例1

[0052] 本实施例高强度奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.005％，14 3
粒子尺寸为0.5～1.0μm，数量为1.2×10 个/m ；亚微米粒子的质量含量为0.002％，粒子尺
17 3
寸为0.1～0.5μm，数量为9.1×10 个/m ；纳米粒子的质量含量为0.1％，粒子尺寸为5～
2 3
10nm，数量为1.3×10个/m。奥氏体不锈钢基体为304奥氏体不锈钢基体

[0053] 本实施例高强度奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

[0054] (1)纳米粒子的制备：将尺寸为5～10nm的纳米Y2O3和尺寸为15～30nm的纳米Al粉置于球磨机中进行高速球磨合金化；其中纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1.5，球料比为10:1，高速球磨转速为550转/min，球磨时间为7h，球磨气氛为大气气氛。

[0055] (2)纳米粒子球磨混料：将步骤(1)制得的纳米粒子和奥氏体钢粉置于球磨机中进行高速球磨混料；其中奥氏体不锈钢的尺寸为40～50μm，纳米粒子与奥氏体钢的质量比为0.1:100，高速球磨，球料比为10:1.5，转速为550转/min，球磨时间为7h，球磨气氛为惰性气氛。

[0056] (3)亚微米粒子球磨混料：将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和步骤(2)制得的粉末进行中速球磨混料；其中亚微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.02:100，中速球磨，球料比为5:1，转速为300转/min，球磨时间为3h，球磨气氛为惰性气氛。

[0057] (4)微米粒子球磨混料：将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和步骤(3)制得的粉末进行低速球磨混料；其中微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.05:100，低速球磨球料比为5:1，转速为200转/min，球磨时间为2h，球磨气氛为惰性气氛。

[0058] (5)将步骤(4)得到的混合料进行激光熔化成型：激光功率为300W，扫描速度为1200mm/s，层厚为45μm，扫描间距为50μm，惰性气氛；

[0059] (6)组织性能调控：将步骤(5)成型后钢样置于1200℃下保温1.5h后空冷至室温，之后再加热至750℃下保温2h后进行空冷至室温。

[0060] 本实施例制得的高强度奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。

[0061] 实施例2

[0062] 本实施例高强度奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.01％，14 3
粒子尺寸为0.5～1.0μm，数量为8.6×10 个/m ；亚微米粒子的质量含量为0.001％，粒子尺
17 3
寸为0.1～0.5μm，数量为1.3×10 个/m ；纳米粒子的质量含量为0.2％，粒子尺寸为5～
25 3
10nm，数量为9.1×10 个/m。奥氏体不锈钢基体为304奥氏体不锈钢基体

[0063] 本实施例高强度奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

[0064] (1)纳米粒子的制备：将尺寸为5～10nm的纳米Y2O3和尺寸为15～30nm的纳米Al粉置于球磨机中进行高速球磨合金化；其中纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1，球料比为10:1.5，高速球磨转速为600转/min，球磨时间为5h，球磨气氛为大气气氛。

[0065] (2)纳米粒子球磨混料：将步骤(1)制得的纳米粒子和奥氏体钢粉置于球磨机中进行高速球磨混料；其中奥氏体不锈钢的尺寸为40～50μm，纳米粒子与奥氏体钢的质量比为0.2:100，高速球磨，球料比为10:1，转速为500转/min，球磨时间为10h，球磨气氛为惰性气氛。

[0066] (3)亚微米粒子球磨混料：将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和步骤(2)制得的粉末进行中速球磨混料；其中亚微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.01:100，中速球磨，球料比为5:1.5，转速为350转/min，球磨时间为2h，球磨气氛为惰性气氛。

[0067] (4)微米粒子球磨混料：将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和步骤(3)制得的粉末进行低速球磨混料；其中微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.1:100，低速球磨球料比为5:1.5，转速为250转/min，球磨时间为1h，球磨气氛为惰性气氛。

[0068] (5)将步骤(4)得到的混合料进行激光熔化成型：激光功率为325W，扫描速度为1700mm/s，层厚为50μm，扫描间距为50μm，惰性气氛；

[0069] (6)组织性能调控：将步骤(5)成型后钢样置于1250℃下保温1h后空冷至室温，之后再加热至700℃下保温2.5h后进行空冷至室温。

[0070] 本实施例制得的高强度奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。

[0071] 实施例3

[0072] 本实施例高强度奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.008％，14 3
粒子尺寸为0.5～1.0μm，数量为5.6×10 个/m ；亚微米粒子的质量含量为0.0015％，粒子
17 3
尺寸为0.1～0.5μm，数量为6.7×10 个/m ；纳米粒子的质量含量为0.14％，粒子尺寸为5～
25 26 3
10nm，数量为5.9×10 ～10 个/m。奥氏体不锈钢基体为304奥氏体不锈钢基体[0073] 本实施例高强度奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

[0074] (1)纳米粒子的制备：将尺寸为5～10nm的纳米Y2O3和尺寸为15～30nm的纳米Al粉置于球磨机中进行高速球磨合金化；其中纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1.3，球料比为10:1.25，高速球磨转速为580转/min，球磨时间为6h，球磨气氛为大气气氛。

[0075] (2)纳米粒子球磨混料：将步骤(1)制得的纳米粒子和奥氏体钢粉置于球磨机中进行高速球磨混料；其中奥氏体不锈钢的尺寸为40～50μm，纳米粒子与奥氏体钢的质量比为0.14:100，高速球磨，球料比为10:1.25，转速为530转/min，球磨时间为8h，球磨气氛为惰性气氛。

[0076] (3)亚微米粒子球磨混料：将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和步骤(2)制得的粉末进行中速球磨混料；其中亚微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.015:100，中速球磨，球料比为5:1.3，转速为330转/min，球磨时间为2.5h，球磨气氛为惰性气氛。

[0077] (4)微米粒子球磨混料：将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和步骤(3)制得的粉末进行低速球磨混料；其中微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.08:100，低速球磨球料比为5:1.3，转速为230转/min，球磨时间为1.6h，球磨气氛为惰性气氛。

[0078] (5)将步骤(4)得到的混合料进行激光熔化成型：激光功率为310W，扫描速度为1500mm/s，层厚为48μm，扫描间距为50μm，惰性气氛；

[0079] (6)组织性能调控：将步骤(5)成型后钢样置于1230℃下保温1.2h后空冷至室温，之后再加热至730℃下保温2.3h后进行空冷至室温。

[0080] 本实施例制得的高强度奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。

[0081] 实施例4

[0082] 本实施例高强度奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.007％，14 3
粒子尺寸为0.5～1.0μm，数量为6.2×10 个/m ；亚微米粒子的质量含量为0.0013％，粒子
17 3
尺寸为0.1～0.5μm，数量为2.1×10 个/m ；纳米粒子的质量含量为0.18％，粒子尺寸为5～
25 3
10nm，数量为8.5×10 个/m。奥氏体不锈钢基体为304L奥氏体不锈钢基体

[0083] 本实施例高强度奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

[0084] (1)纳米粒子的制备：将尺寸为5～10nm的纳米Y2O3和尺寸为15～30nm的纳米Al粉置于球磨机中进行高速球磨合金化；其中纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1.5，球料比为10:1，高速球磨转速为600转/min，球磨时间为5h，球磨气氛为大气气氛。

[0085] (2)纳米粒子球磨混料：将步骤(1)制得的纳米粒子和奥氏体钢粉置于球磨机中进行高速球磨混料；其中奥氏体不锈钢的尺寸为40～50μm，纳米粒子与奥氏体钢的质量比为0.18:100，高速球磨，球料比为10:1，转速为550转/min，球磨时间为7h，球磨气氛为惰性气氛。

[0086] (3)亚微米粒子球磨混料：将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和步骤(2)制得的粉末进行中速球磨混料；其中亚微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.013:100，中速球磨，球料比为5:1.5，转速为350转/min，球磨时间为2h，球磨气氛为惰性气氛。

[0087] (4)微米粒子球磨混料：将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和步骤(3)制得的粉末进行低速球磨混料；其中微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.07:100，低速球磨球料比为5:1，转速为250转/min，球磨时间为1h，球磨气氛为惰性气氛。

[0088] (5)将步骤(4)得到的混合料进行激光熔化成型：激光功率为325W，扫描速度为1700mm/s，层厚为45μm，扫描间距为50μm，惰性气氛；

[0089] (6)组织性能调控：将步骤(5)成型后钢样置于1250℃下保温1h后空冷至室温，之后再加热至750℃下保温2h后进行空冷至室温。

[0090] 本实施例制得的高强度奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。

[0091] 实施例5

[0092] 本实施例高强度奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.009％，14 3
粒子尺寸为0.5～1.0μm，数量为7.9×10 个/m ；亚微米粒子的质量含量为0.0014％，粒子
17 3
尺寸为0.1～0.5μm，数量为3.1×10 个/m ；纳米粒子的质量含量为0.17％，粒子尺寸为5～
25 3
10nm，数量为7.1×10 个/m。奥氏体不锈钢基体为304N奥氏体不锈钢基体

[0093] 本实施例高强度奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

[0094] (1)纳米粒子的制备：将尺寸为5～10nm的纳米Y2O3和尺寸为15～30nm的纳米Al粉置于球磨机中进行高速球磨合金化；其中纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1，球料比为10:1.5，高速球磨转速为550转/min，球磨时间为7h，球磨气氛为大气气氛。

[0095] (2)纳米粒子球磨混料：将步骤(1)制得的纳米粒子和奥氏体钢粉置于球磨机中进行高速球磨混料；其中奥氏体不锈钢的尺寸为40～50μm，纳米粒子与奥氏体钢的质量比为0.17:100，高速球磨，球料比为10:1.5，转速为500转/min，球磨时间为10h，球磨气氛为惰性气氛。

[0096] (3)亚微米粒子球磨混料：将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和步骤(2)制得的粉末进行中速球磨混料；其中亚微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.014:100，中速球磨，球料比为5:1，转速为300转/min，球磨时间为3h，球磨气氛为惰性气氛。

[0097] (4)微米粒子球磨混料：将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和步骤(3)制得的粉末进行低速球磨混料；其中微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.09:100，低速球磨球料比为5:1.5，转速为200转/min，球磨时间为2h，球磨气氛为惰性气氛。

[0098] (5)将步骤(4)得到的混合料进行激光熔化成型：激光功率为300W，扫描速度为1200mm/s，层厚为50μm，扫描间距为50μm，惰性气氛；

[0099] (6)组织性能调控：将步骤(5)成型后钢样置于1200℃下保温1.5h后空冷至室温，之后再加热至700℃下保温2.5h后进行空冷至室温。

[0100] 本实施例制得的高强度奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。

[0101] 实施例6

[0102] 本实施例高强度奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.006，粒14 3
子尺寸为0.5～1.0μm，数量为1.9×10 个/m ；亚微米粒子的质量含量为0.0016％，粒子尺
17 3
寸为0.1～0.5μm，数量为5.6×10 个/m ；纳米粒子的质量含量为0.14％，粒子尺寸为5～
25 26 3
10nm，数量为4.9×10 ～10 个/m。奥氏体不锈钢基体为316奥氏体不锈钢基体[0103] 本实施例高强度奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

[0104] (1)纳米粒子的制备：将尺寸为5～10nm的纳米Y2O3和尺寸为15～30nm的纳米Al粉置于球磨机中进行高速球磨合金化；其中纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1.3，球料比为10:1.4，高速球磨转速为590转/min，球磨时间为5.5h，球磨气氛为大气气氛。

[0105] (2)纳米粒子球磨混料：将步骤(1)制得的纳米粒子和奥氏体钢粉置于球磨机中进行高速球磨混料；其中奥氏体不锈钢的尺寸为40～50μm，纳米粒子与奥氏体钢的质量比为0.14:100，高速球磨，球料比为10:1.25，转速为525转/min，球磨时间为8.5h，球磨气氛为惰性气氛。

[0106] (3)亚微米粒子球磨混料：将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和步骤(2)制得的粉末进行中速球磨混料；其中亚微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.016:100，中速球磨，球料比为5:1.25，转速为335转/min，球磨时间为2.5h，球磨气氛为惰性气氛。

[0107] (4)微米粒子球磨混料：将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和步骤(3)制得的粉末进行低速球磨混料；其中微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.06:100，低速球磨球料比为5:1.3，转速为240转/min，球磨时间为1.8h，球磨气氛为惰性气氛。

[0108] (5)将步骤(4)得到的混合料进行激光熔化成型：激光功率为320W，扫描速度为1600mm/s，层厚为49μm，扫描间距为50μm，惰性气氛；

[0109] (6)组织性能调控：将步骤(5)成型后钢样置于1240℃下保温1.4h后空冷至室温，之后再加热至740℃下保温2.4h后进行空冷至室温。

[0110] 本实施例制得的高强度奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。

[0111] 实施例7

[0112] 本实施例高强度奥氏体不锈钢，包括奥氏体不锈钢基体和弥散分布于奥氏体不锈钢基体中的微米氮化物、亚微米氧化物和纳米氧化物；其中，微米氮化物为TiN，亚微米氧化物为Al2O3，纳米氧化物为Y‑Al‑O。高强度奥氏体不锈钢中，微米粒子的质量含量为0.01％，14 3
粒子尺寸为0.5～1.0μm，数量为8.7×10 个/m ；亚微米粒子的质量含量为0.0018％，粒子
17 3
尺寸为0.1～0.5μm，数量为7.9×10 个/m ；纳米粒子的质量含量为0.17％，粒子尺寸为5～
25 3
10nm，数量为8.2×10 个/m。奥氏体不锈钢基体为316L奥氏体不锈钢基体

[0113] 本实施例高强度奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

[0114] (1)纳米粒子的制备：将尺寸为5～10nm的纳米Y2O3和尺寸为15～30nm的纳米Al粉置于球磨机中进行高速球磨合金化；其中纳米Y2O3和纳米Al粉的质量比为3:1.5，球料比为10:1，高速球磨转速为600转/min，球磨时间为5h，球磨气氛为大气气氛。

[0115] (2)纳米粒子球磨混料：将步骤(1)制得的纳米粒子和奥氏体钢粉置于球磨机中进行高速球磨混料；其中奥氏体不锈钢的尺寸为40～50μm，纳米粒子与奥氏体钢的质量比为0.17:100，高速球磨，球料比为10:1，转速为500转/min，球磨时间为7h，球磨气氛为惰性气氛。

[0116] (3)亚微米粒子球磨混料：将尺寸为0.5～1μm的亚微米氧化物和步骤(2)制得的粉末进行中速球磨混料；其中亚微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.018:100，中速球磨，球料比为5:1，转速为350转/min，球磨时间为2h，球磨气氛为惰性气氛。

[0117] (4)微米粒子球磨混料：将尺寸为1～1.5μm的微米氮化物和步骤(3)制得的粉末进行低速球磨混料；其中微米粒子与奥氏体钢的质量比为0.1:100，低速球磨球料比为5:1，转速为250转/min，球磨时间为1h，球磨气氛为惰性气氛。

[0118] (5)将步骤(4)得到的混合料进行激光熔化成型：激光功率为325W，扫描速度为1700mm/s，层厚为50μm，扫描间距为50μm，惰性气氛；

[0119] (6)组织性能调控：将步骤(5)成型后钢样置于1250℃下保温1h后空冷至室温，之后再加热至750℃下保温2h后进行空冷至室温。

[0120] 本实施例制得的高强度奥氏体不锈钢的性能检测表如表1所示。

[0121] 表1

[0122]

[0123] 由表1可看出，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粒子对奥氏体不锈钢实现了强化，具有较高的力学性能，其中室温屈服强度可以达到651～694MPa，650℃屈服强度可以达到397～440MPa，700℃屈服强度可以达到351～401MPa，由本发明的制备过程可以看出，本发明工艺和产品重现性好，洁净度相同、组织和性能易于控制。