一種耐高溫合金材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐高溫合金材料及制備方法，其中合金材料由Ni、C、Cr、Co、Mo、W、Al、Ti、Mn、B、Zr、Ta、Fe、S、P按照特定百分比組成，通過材料制備、真空熔煉、成分分析、澆鑄、熱處理等工藝流程，通過對鎳基合金添加特定元素，調(diào)整強(qiáng)化元素的比例，制得合金材料，使合金工作溫度較鎳基合金高，且組織穩(wěn)定、有害相少、抗氧化抗腐蝕能力大，與普通合金相比，能在較高溫度與應(yīng)力下工作，尤其是適合在高溫場合使用。
【專利說明】
一種耐高溫合金材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫合金材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，在500度以下幾乎不發(fā)生氧化，學(xué)溫下也不受溫氣、水及某些鹽類水溶液的作用。鎳在硫酸及鹽酸中溶解很慢，而在硝酸中溶解很快。鎳為面心立方體，組織非常穩(wěn)定，從室溫到高溫不發(fā)生同素異型轉(zhuǎn)變;這對選作基體材料十分重要。眾所周知，奧氏體組織比鐵素體組織具有一系列的優(yōu)點。鎳具有很大的合金能力，甚至添加十余種合金元素也不出現(xiàn)有害相，這就為改善鎳的各種性能提供潛在的可能性。純鎳的力學(xué)性能雖不強(qiáng)，但塑性卻極好，尤其是低溫下塑性變化不大。
[0003]高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600°C以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類金屬材料;并具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性;基于上述性能特點，且高溫合金的合金化程度較高，是廣泛應(yīng)用于石油、化工、艦船的一種重要材料，按基體元素來分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金，鐵基高溫合金使用溫度一般只能達(dá)到750?780°C，對于在更高溫度下使用的耐熱部件，則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。鎳基高溫合金在整個高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來制造各種工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)最熱端部件，若以150MPA-100H持久強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，而目前鎳合金所能承受的最高溫度大于1100°C，而鎳合金約為950°C，鐵基的合金小于850°C,即鎳基合金相應(yīng)地高出150°C-250°C左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]—種耐高溫合金材料及制備方法，其中合金材料包括以下質(zhì)量百分比的成:C:0.12%-0.18%，Cr:10.5%-11.5%，Co:5%-5.5%，Mo:4%-4.5%，W:5%_5.3%，A1:5.4%_5.6%，T 1:2.5%-2.6%，Mn:0.1%-0.3%，B:0.005%-0.015%，Zr:0.04%-0.06%，Ta:0.05%-0.15%,Fe:1.5%-2.5%，S: 0.005%-0.01%，P: 0.01%-0.02%，余量為Ni。主要通過材料制備、真空熔煉、成分分析、澆鑄、熱處理等工藝流程，制得合金材料，該合金材料具有耐高溫性能，且耐高溫持久性更長。
[0005]—種耐高溫合金材料主要制備步驟和工藝流程如下:
(1)原料制備:根據(jù)耐高溫性能具體要求，按照質(zhì)量百分比比例配置上述原料粉末；
(2)前期準(zhǔn)備:對坩禍、澆鑄模具、流槽等進(jìn)行清理，保證其清潔度，然后分別對模具和流槽進(jìn)行烘烤，其中烘烤溫度為500-800°C，烘烤時間為l_2h，將烘烤過干燥的不易揮發(fā)且熔點高的原料(:、0、(:0、10、￥先加入坩禍中，然后將41、11、111、？6、5、？放在第一加料室，將8、Zr、Ta放在第二加料室；
(3)熔煉:原料添加完畢后，對真空爐進(jìn)行抽真空處理，其中真空度不大于8Pa，然后升溫熔煉，通過階梯式升溫，直至將坩禍內(nèi)的原料全部熔化，將溫度控制在1520-1610 °C，保溫10-20min進(jìn)行精煉，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在3Pa以內(nèi)，溫度控制在1380-1450°C，將第一加料室內(nèi)的原料加入坩禍內(nèi)，輔以電磁單向攪拌，待全部熔化后，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在5Pa以內(nèi)，溫度控制在1350-1400°C，加入第二加料室內(nèi)的原料，電磁單向攪拌，全部原料熔化后及進(jìn)行化學(xué)成分分析、調(diào)整至符合要求；
(4)鑄造處理:將溫度提升至1480-1520°C，真空度控制在5-8Pa，進(jìn)行5-10min的電磁單向攪拌，將熔液通過流槽流入模具中進(jìn)行澆鑄處理，在1200-1250 °C進(jìn)行空冷固溶處理，時間控制在2-4h，待其冷凝成固態(tài)后，將合金從模具中取出；
(5)熱處理:將合金在900-950°C進(jìn)行熱處理，時間控制在15-20h，然后將溫度升至960-1020°C，保溫3-6h即可。
[0006]本發(fā)明的有益之處在于:通過對鎳基合金添加特定元素，調(diào)整合適比例，使合金工作溫度較鎳基合金高，且組織穩(wěn)定、有害相少及抗氧化抗腐蝕能力大，與普通合金相比，能在較高溫度與應(yīng)力下工作，尤其是適合在高溫場合使用。
【具體實施方式】
[0007]實施例1
一種耐高溫合金材料及制備方法，其中合金材料包括以下質(zhì)量百分比的成:C:0.12%，Cr:10.5%,Co:5%,Mo:4%,ff:5%,Al:5.4%,T1:2.5%,Mn:0.1%，B:0.005%,Zr:0.04%,Ta:0.05%，F(xiàn)e: 1.5%，S: 0.005%，P: 0.01%，余量為Ni，通過材料制備、真空熔煉、成分分析、澆鑄、熱處理等工藝流程，制得合金材料。
[0008]—種耐高溫合金材料及制備方法，其主要制備步驟和工藝流程如下:
(1)原料制備:根據(jù)耐高溫性能具體要求，按照質(zhì)量百分比比例配置上述原料粉末；
(2)前期準(zhǔn)備:對坩禍、澆鑄模具、流槽等進(jìn)行清理，保證其清潔度，然后分別對模具和流槽進(jìn)行烘烤，其中烘烤溫度為500°C，烘烤時間為lh，將烘烤過干燥的不易揮發(fā)且熔點高的原料C、Cr、Co、Mo、W先加入坩禍中，然后將41、1^11、？6、3、？放在第一加料室，將8、2匕丁&放在第二加料室；
(3)熔煉:原料添加完畢后，對真空爐進(jìn)行抽真空處理，其中真空度不大于8Pa，然后升溫熔煉，通過階梯式升溫，直至將坩禍內(nèi)的原料全部熔化，將溫度控制在1520°C，保溫1min進(jìn)行精煉，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在3Pa以內(nèi)，溫度控制在1380 V，將第一加料室內(nèi)的原料加入坩禍內(nèi)，輔以電磁單向攪拌，待全部熔化后，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在5Pa以內(nèi)，溫度控制在1350°C，加入第二加料室內(nèi)的原料，電磁單向攪拌，全部原料熔化后及進(jìn)行化學(xué)成分分析、調(diào)整至符合要求；
(4)鑄造處理:將溫度提升至1480°C，真空度控制在5Pa，進(jìn)行5min的電磁單向攪拌，將熔液通過流槽流入模具中進(jìn)行澆鑄處理，在1200°C進(jìn)行空冷固溶處理，時間控制在2h，待其冷凝成固態(tài)后，將合金從模具中取出；
(5)熱處理:將合金在900°C進(jìn)行熱處理，時間控制在15h，然后將溫度升至960°C，保溫3h即可。
[0009]實施例2
一種耐高溫合金材料及制備方法，其中合金材料包括以下質(zhì)量百分比的成:C: 0.18%，Cr: 11.5%,Co: 5.5%,Mo: 4.5%,ff: 5.3%,Al: 5.6%,T1: 2.6%,Mn: 0.3%,B: 0.015%,Zr:0.06%, Ta: 0.15%,Fe: 2.5%，S: 0.01%，Ρ: 0.02%，余量為 Ni。主要通過材料制備、真空熔煉、成分分析、澆鑄、熱處理等工藝流程，制得合金材料，該合金材料具有耐高溫性能，且耐高溫持久性更長。
[0010]一種耐高溫合金材料及制備方法，包括以下制備步驟:
(1)原料制備:根據(jù)耐高溫性能具體要求，按照質(zhì)量百分比比例配置上述原料粉末；
(2)前期準(zhǔn)備:對坩禍、澆鑄模具、流槽等進(jìn)行清理，保證其清潔度，然后分別對模具和流槽進(jìn)行烘烤，其中烘烤溫度為800°C，烘烤時間為2h，將烘烤過干燥的不易揮發(fā)且熔點高的原料C、Cr、Co、Mo、W先加入坩禍中，然后將41、1^11、？6、3、？放在第一加料室，將8、2匕丁&放在第二加料室；
(3)熔煉:原料添加完畢后，對真空爐進(jìn)行抽真空處理，其中真空度不大于8Pa，然后升溫熔煉，通過階梯式升溫，直至將坩禍內(nèi)的原料全部熔化，將溫度控制在1610°C，保溫20min進(jìn)行精煉，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在3Pa以內(nèi)，溫度控制在1450 V，將第一加料室內(nèi)的原料加入坩禍內(nèi)，輔以電磁單向攪拌，待全部熔化后，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在5Pa以內(nèi)，溫度控制在1400°C，加入第二加料室內(nèi)的原料，電磁單向攪拌，全部原料熔化后及進(jìn)行化學(xué)成分分析、調(diào)整至符合要求；
(4)鑄造處理:將溫度提升至1520°C，真空度控制在8Pa，進(jìn)行1min的電磁單向攪拌，將熔液通過流槽流入模具中進(jìn)行澆鑄處理，在1250°C進(jìn)行空冷固溶處理，時間控制在4h，待其冷凝成固態(tài)后，將合金從模具中取出；
(5)熱處理:將合金在950°C進(jìn)行熱處理，時間控制在20h，然后將溫度升至1020°C，保溫6h即可。
[0011]實施例3
一種耐高溫合金材料及制備方法，其中合金材料包括以下質(zhì)量百分比的成:C:0.16%，Cr:1l%，Co:5.2%,Mo:4.3%,ff:5.2%,A1:5.5%,T1:2.5%，Mn:0.1%，B:0.005%,Zr:0.05%,Ta:
0.08%，F(xiàn)e: 1.9%，S: 0.008%，P: 0.01%，余量為Ni。主要通過材料制備、真空熔煉、成分分析、澆鑄、熱處理等工藝流程，制得合金材料，該合金材料具有耐高溫性能，且耐高溫持久性更長。
[0012]—種耐高溫合金材料及制備方法，包括以下制備步驟:
(1)原料制備:根據(jù)耐高溫性能具體要求，按照質(zhì)量百分比比例配置上述原料粉末；
(2)前期準(zhǔn)備:對坩禍、澆鑄模具、流槽等進(jìn)行清理，保證其清潔度，然后分別對模具和流槽進(jìn)行烘烤，其中烘烤溫度為500°C，烘烤時間為2h，將烘烤過干燥的不易揮發(fā)且熔點高的原料C、Cr、Co、Mo、W先加入坩禍中，然后將41、1^11、？6、3、？放在第一加料室，將8、2匕丁&放在第二加料室；
(3)熔煉:原料添加完畢后，對真空爐進(jìn)行抽真空處理，其中真空度不大于8Pa，然后升溫熔煉，通過階梯式升溫，直至將坩禍內(nèi)的原料全部熔化，將溫度控制在1610°C，保溫20min進(jìn)行精煉，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在3Pa以內(nèi)，溫度控制在1410°C，將第一加料室內(nèi)的原料加入坩禍內(nèi)，輔以電磁單向攪拌，待全部熔化后，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在5Pa以內(nèi)，溫度控制在1380°C，加入第二加料室內(nèi)的原料，電磁單向攪拌，全部原料熔化后及進(jìn)行化學(xué)成分分析、調(diào)整至符合要求；
(4)鑄造處理:將溫度提升至1500°C，真空度控制在5Pa，進(jìn)行1min的電磁單向攪拌，將熔液通過流槽流入模具中進(jìn)行澆鑄處理，在1250°C進(jìn)行空冷固溶處理，時間控制在4h，待其冷凝成固態(tài)后，將合金從模具中取出；
(5)熱處理:將合金在950°C進(jìn)行熱處理，時間控制在15h，然后將溫度升至1020°C，保溫3h即可。
【主權(quán)項】
1.一種耐高溫合金材料及制備方法，其特征在于，合金材料包括以下質(zhì)量百分比組成:C:0.12%-0.18%,Cr:10.5%-11.5%，Co:5%-5.5%，Mo:4%-4.5%，W:5%_5.3%，Al:5.4%-5.6%,T1:2.5%-2.6%，Mn:0.1%-0.3%，B:0.005%-0.015%，Zr:0.04%-0.06%，Ta:0.05%-0.15%,Fe:1.5%-2.5%，S: 0.005%-0.01%，P: 0.01%-0.02%，余量為Ni ；通過材料制備、真空熔煉、成分分析、澆鑄、熱處理等工藝流程，通過對鎳基合金添加特定元素，調(diào)整合適比例，制得合金材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫合金材料及制備方法，其特征在于，其主要制備步驟和工藝流程如下: (1)原料制備:根據(jù)耐高溫性能具體要求，按照質(zhì)量百分比比例配置上述原料粉末； (2)前期準(zhǔn)備:對坩禍、澆鑄模具、流槽等進(jìn)行清理，保證其清潔度，然后分別對模具和流槽進(jìn)行烘烤，其中烘烤溫度為500-800°C，烘烤時間為l_2h，將烘烤過干燥的不易揮發(fā)且熔點高的原料(:、0、(:0、10、￥先加入坩禍中，然后將41、11、111、？6、5、？放在第一加料室，將8、Zr、Ta放在第二加料室； (3)熔煉:原料添加完畢后，對真空爐進(jìn)行抽真空處理，其中真空度不大于8Pa，然后升溫熔煉，通過階梯式升溫，直至將坩禍內(nèi)的原料全部熔化，將溫度控制在1520-1610 °C，保溫10-20min進(jìn)行精煉，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在3Pa以內(nèi)，溫度控制在1380-1450°C，將第一加料室內(nèi)的原料加入坩禍內(nèi)，輔以電磁單向攪拌，待全部熔化后，繼續(xù)抽真空，將真空度控制在5Pa以內(nèi)，溫度控制在1350-1400°C，加入第二加料室內(nèi)的原料，電磁單向攪拌，全部原料熔化后及進(jìn)行化學(xué)成分分析、調(diào)整至符合要求； (4)鑄造處理:將溫度提升至1480-1520°C，真空度控制在5-8Pa，進(jìn)行5-10min的電磁單向攪拌，將熔液通過流槽流入模具中進(jìn)行澆鑄處理，在1200-1250 °C進(jìn)行空冷固溶處理，時間控制在2-4h，待其冷凝成固態(tài)后，將合金從模具中取出； (5)熱處理:將合金在900-950°C進(jìn)行熱處理，時間控制在15-20h，然后將溫度升至960-1020°C，保溫3-6h即可。
【文檔編號】C22F1/10GK106011505SQ201610476630
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】程敘毅
【申請人】蕪湖三刀材料科技有限公司