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金属所超纯316L不锈钢自主化制备关键技术获得重要突破

撰稿: 金属研究所 发布时间:2023-04-18

  电子器件加工设备关键部件用316L不锈钢,其化学成分、应用等级、夹杂物等的要求极高,长期以来完全依赖进口。为了促进我国电子器件加工设备用超纯材料制备的自主化,中国科学院金属研究所特种合金研究部马颖澈研究员、张龙高级实验师团队历时三年多的技术攻关,完成了316L不锈钢的超纯冶金基础研究、冶炼工艺创新、成分精准控制技术研发,实现了超纯316L不锈钢自主化制备关键技术突破,材料关键性能指标达到国际先进水平。 

  针对316L不锈钢成分控制多样化需求,研究团队从控C、降P、除O、脱S、控Al、控Mn等不同成分控制方向着力,针对性建立了六类元素控制技术,创新了冶炼和重熔过程中成分控制工艺,确定了关键元素点控或窄间距控制目标,显著提升了超纯316L不锈钢成分控制精准度和稳定性。 

  316L不锈钢中夹杂物要求极其严苛,其中A、B、C类夹杂物要求0级,D类夹杂物要求控制在≤0.5级。针对夹杂物控制要求,根据316L不锈钢成分特征、冶金特性、夹杂物形成特点,从除O和控Al角度出发,对高温熔体冶金基础进行了系统研究,建立了316L不锈钢高温熔体超纯冶金基础数据。通过多炉次2kg、50kg、100kg和吨级容量熔炼和重熔工艺试验,确定了316L不锈钢超纯冶炼工艺技术路线,明确冶炼工艺参数,形成了稳定化制备工艺,具备了小批量制备能力。结合锻造工艺,制备出20mm、40mm和60mm成品棒材,多批次成分分析和夹杂物评价均达到进口产品水平。 

图1 金属所316L不锈钢夹杂物水平(三批次)

图2 进口316L不锈钢夹杂物水平(最优级三批次)

图3 1吨真空自耗锭