Direct consolidation of an oxide dispersion strengthened alloy by hot rotary swaging

Steels strengthened by alloying elements and precipitates typically maintain their enhanced properties up to the ferrite-austenite transformation. However, oxide dispersion strengthened ferritic steels are creep resistant even at much higher temperatures given by dispersions of nanosized oxides. To ensure homogeneous dispersion of the oxides, powder metallurgy is used for preparation of the original material. The presented study investigates the effects of direct consolidation of powder of ferritic steel strengthened with yttrium oxide nanoparticles. The powders were mechanically alloyed and sealed into evacuated steel containers, which were subjected to gradual hot consolidation via the industrially applicable intensive plastic deformation method of rotary swaging. Investigations assessing the effects of several reduction ratios showed that the direct consolidation of the oxide dispersion strengthened steel was successful - in the macroscale - at the swaging ratio of 1.03; the quality of consolidation further increased with increasing swaging ratio. At the swaging ratio of 1.83, the consolidated bulk material featured ultra-fine grains characterized with high angle grain boundaries, homogeneous dispersion of oxide precipitates, and the average Vickers microhardness of 706.6 HV 1. Oxiddispersionsverfestigte ferritische St & auml;hle sind durch Dispersionen von nanoskaligen Oxiden auch bei viel h & ouml;heren Temperaturen kriechfest. Um eine homogene Dispersion der Oxide zu erreichen, wird die Pulvermetallurgie zur Herstellung des Ausgangsmaterials eingesetzt. In der vorliegenden Studie werden die Auswirkungen der direkten Verfestigung von mit Yttrium Nanooxiden verst & auml;rkten Pulvern aus ferritischem Stahl untersucht. Die Pulver wurden mechanisch legiert und in Stahlbeh & auml;ltern eingeschlossen, die einer schrittweisen Hei ss verfestigung mittels der industriell anwendbaren Methode der intensiven plastischen Verformung durch Rundkneten unterzogen wurden. Untersuchungen zu den Auswirkungen verschiedener Reduktionsverh & auml;ltnisse zeigten, dass die direkte Verfestigung des Stahls - im Makroma ss stab - bei einem Stauchverh & auml;ltnis von 1,03 erfolgreich war; die Qualit & auml;t der Verfestigung nahm mit zunehmendem Stauchverh & auml;ltnis weiter zu. Bei einem Stauchverh & auml;ltnis von 1,83 wies das verfestigte Sch & uuml;ttgut ultrafeine K & ouml;rner mit hochwinkligen Korngrenzen, eine homogene Dispersion von Oxidausscheidungen und eine durchschnittliche Vickers-Mikroh & auml;rte von 706,6 HV 1 auf. A method of direct consolidation of mechanically alloyed powder of ferritic steel, oxide dispersion strengthened with yttrium oxide, via hot rotary swaging was presented. Consolidation was fully successful at the swaging ratio of 1.83. The microstructure featured well-developed ultra-fine grains with uniform distribution of nanoprecipitates, without residual porosity and high Vickers microhardness. image