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UNS S32707特超级双相不锈钢能满足深海苛刻的服役环境,使海洋工程结构件壁厚减薄,重量减轻,节约原材料,降低成本,被认为是深海石油开采用来代替镍基耐蚀合金的理想材料。但是由于该钢具有高的合金元素含量和氮含量,采用传统的加工工艺制备该钢种时会出现很多问题。本文针对目前粉末冶金特超级高氮双相不锈钢制备过程中气雾化粉末氧含量和杂质含量高、粉末和烧结件的氮含量及两相组织比例不易控制等问题,采用等离子旋转电极雾化制备特超级高氮双相不锈钢粉末,采用选择性激光熔化、热等静压、粉末注射成形三种粉末近净成形工艺制备具有优良的力学性能、耐腐蚀性能的复杂形状近终形特超级高氮双相不锈钢零件,重点解决“制备—工艺—组织—性能”等全过程一体化研发体系中的关键科学问题,在实现不同尺寸零件高效制备的同时实现不同粒度粉末的高效利用。取得的主要结论如下:采用15～53 μm的粉末、190 W的激光功率、800 mm/s的扫描速度、0.03 mm的铺粉厚度、0.09 mm的扫描间距、87.96 J/mm3的激光能量密度,上下层旋转67°的选择性激光熔化工艺制备出具有超高强度和显著磁响应的新型铁素体不锈钢,相对密度可以达到98.2%,特殊的扫描策略使材料呈现出随机的晶粒取向,各向异性减弱。熔化后快速冷却,抑制了奥氏体形成,铁素体含量达到98.5%。铁素体晶内形成大量位错、且晶界析出纳米级氮化物、铁素体平均晶粒尺寸为3.68 μm,位错强化、沉淀强化、细晶强化使SLM打印件具有优异的力学性能,抗拉强度为1493 MPa,屈服强度为1391 MPa,硬度为528.7 HV。氮在铁素体晶界以氮化物形式析出,导致SLM打印件塑韧性较低,断后伸长率为13.2%,断面收缩率为24.1%,冲击吸收功为18 J。SLM打印件由于超高的铁素体含量导致了高的比饱和磁化强度,晶粒细化导致了较低的矫顽力。比饱和磁化强度为106 Am2/kg,矫顽力为1.79 mT。这为近净成形制备强度和耐腐蚀性能兼具的结构功能一体化软磁材料提供了新思路。SLM工艺制备的UNS S32707特超级双相不锈钢通过合适的固溶处理工艺可以得到铁素体和奥氏体接近平衡的两相组织,明显改善塑性和韧性。SLM打印时形成的大量位错是固溶处理时再结晶的主要驱动力,SLM打印过程中氮含量降低了 33%,破坏了两相平衡,降低了奥氏体的含量。σ相在1100℃固溶处理时完全溶解,随着固溶处理温度的升高,晶粒逐渐长大,铁素体含量逐渐增加,奥氏体含量逐渐减少,强度、硬度逐渐降低,塑性、韧性逐渐提高,1150℃固溶处理1小时的试样具有较好的综合力学性能,抗拉强度为901 MPa,屈服强度为658 MPa,断后伸长率为36.4%,断面收缩率为48.4%,硬度为291.5 HV,冲击吸收功为132 J。综合力学性能与ASTM A790标准中无缝管的性能相当,优于铸造UNS S32707特超级双相不锈钢。1100℃固溶处理1小时的试样具有较好的抗点蚀性能,点蚀电位为1196 mV,点蚀电位值高于热轧板材,临界点蚀温度为45℃。钝化膜表层主要以Fe、Cr的氧化物和氢氧型化合物为主,NH4+吸附在钝化膜表面,对钝化膜起到保护作用;内层主要由金属单质、Cr2N以及Fe、Cr、Mo的氧化物构成。53～150 μm的UNS S32707特超级双相不锈钢粗粉在150 MPa压力下,经1200℃ × 3 h热等静压烧结后相对密度为99.9%,随炉缓冷过程中有σ相和Cr2N析出,导致塑韧性显著下降,材料经1100℃ ×1h固溶处理后水淬,σ相完全溶解,塑性显著提高,显微组织为α和γ两相组织,α和γ比例为60.5:39.5,抗拉强度为832 MPa,屈服强度为578 MPa,断后伸长率为17.5%,硬度为256 HV,冲击吸收功为15.82 J,点蚀电位为1169 mV,临界点蚀温度为50℃。实现了 UNS S32707特超级双相不锈钢粗粉末的高值化利用。采用15～53 μm的粉末,利用粉末注射成形-超固相线液相烧结工艺制备出氮含量为0.37%、相对密度为97.9%的UNS S32707特超级双相不锈钢。烧结件经过后续热等静压可以实现全致密,实现了粗粉末的烧结致密化和氮含量的精确调控。真空气氛烧结时,高氮双相不锈钢烧结件中的氮会逸出损失,降低固溶处理后烧结件的奥氏体含量。在0.02 MPa的氮气压力下,随着烧结温度的升高,烧结件的相对密度逐渐提高,氮含量逐渐降低,1400℃ × 1.5 h的烧结件具有理想的烧结相对密度和氮含量。经1150℃ ×1h固溶处理后,铁素体和奥氏体两相比例为46.8:51.8,抗拉强度为761 MPa,屈服强度为529 MPa,断后伸长率为14%,硬度为321.4 HV,点蚀电位为1071 mV。1400℃× 1.5 h的烧结件经HIP+1150℃ ×1h固溶处理后,力学性能和未经HIP处理的试样相比显著提高。抗拉强度为882 MPa,屈服强度为557 MPa,断后伸长率为31%,硬度为276.8 HV,冲击吸收功为14 J。综合力学性能与铸造UNS S32707特超级双相不锈钢相当,这为近净成形制备氮含量可控的复杂形状特超级高氮双相不锈钢提供了新思路。