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氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened, ODS)铁基高温合金具有良好的高温拉伸、蠕变、抗辐射和抗氧化性能,在航空航天、核工业及其它高温抗氧化环境中具有广泛的应用前景。本文以Fe-Cr-W-Ti-Y-O铁基高温合金作为研究对象,采用紧耦合气体雾化法制备富氧铁基合金粉末,然后进行包套大变形强流变挤压轧制成形、热处理制备复合氧化物弥散强化的铁基高温合金。采用X射线衍射分析、金相显微镜、SEM、TEM显微分析以及显微硬度、拉伸性能测试等手段分析了材料的显微组织和力学性能,得到以下结论：(1)采用氧气和氩气混合气体雾化工艺能够制备单相的Fe-Cr-W-Ti-Y-O铁基预合金合金粉末。固溶态Ti、Y和O元素的存在与雾化过程中高的冷却速度和空位与O原子的结合能力有关。(2)采用气雾化、热挤压、热轧制和退火工艺能够制备具有氧化物弥散强化的铁基合金,合金基体中弥散分布着5～10nm和50～200nm的Y2Ti207颗粒。致密化和热处理工艺能够促进氧化物颗粒的形成。(3)Fe203粉末作为携氧剂能够促进多种Y、Ti和Cr复合氧化物颗粒的形成。颗粒尺寸呈现纳米级和微米级双尺度分布。微米级颗粒的形成与Fe203粉末在热挤压过程中团聚成型和Fe203与亲氧能力强的原子(Y、Ti、Cr)发生置换反应有关。复合氧化物能够细化铁基合金的再结晶晶粒,并促进组织均匀化。同时,添加Fe203的合金中出现了板条状组织。(4)雾化粉末制备的ODS合金具有良好的室高温强度,并与采用机械合金化粉末制备的ODS铁基合金的性能接近。Fe203粉末的添加能够明显提高铁基合金的显微硬度和室温、中温(550℃)抗拉强度,但是对650℃以上的高温性能提高不明显。添加Fe203粉末的合金室温抗拉强度为1257MPa,比未添加Fe203粉末的合金增加了50.7%,但延伸率从13%降低至6.5%。在高温下,微米级的第二相与合金基体界面的结合强度严重降低成为裂纹源,导致添加Fe203合金的高温性能下降。