本发明涉及合金材料制备领域，尤其涉及一种高铝含量的铁铬铝合金的制备方法。
背景技术：
：铬铁铝合金具有良好的耐热性、热导性、抗氧化性和较高的比电阻。广泛应用于电热元件等多种行业，随着对防热材料和防热结构的要求越来越高，所需材料需要承受的温度也越来越高，对高温合金的抗高温氧化能力和耐腐蚀性提出了更高的要求，为了满足抗氧化的需求，一般在成分中添加铝元素，而铝元素的增加会使材料机械加工性能变差，铝元素的含量在一般铁铬铝合金中的质量分数控制在3～7％。一般铁铬铝合金的冶炼工艺采用中频+电渣、真空感应炉冶炼，高频冶炼以及电弧炉冶炼等多种工艺，其中以中频+电渣的冶炼较为普遍。现有的铁铬铝合金制备方法，难以制备达到产业需求的铁铬铝合金，过高的铝含量会使合金的质量和硬度降低，机械加工性能变差，从而使铁铬铝合金的应用产生非常不良的影响。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提出在铁铬铝合金的制备过程中，用氮化铝粉体取代铝锭，由于氮化铝粉体的导热性较高，并且分多次加入，既能提高铝的含量，又能使合金的质量和机械性能损失减少，提高铁铬铝合金的抗高温氧化性能。根据本发明的一个方面，一种高铝含量铁铬铝合金的制备方法，包括：步骤(1)，熔炼，选用工业纯铁、金属铬和1/3的氮化铝粉体作为原料，放入到中频感应炉中，温度控制在1800～2000℃熔炼；步骤(2)，除渣，将上述步骤(1)得到的钢水中加入造渣材料，造渣后去除渣料；步骤(3)，二次加粉体，将去除渣料的钢水中二次加入1/3的氮化铝粉体，熔炼温度为2000～2500℃，浇铸成铁铬铝合金锭；步骤(4)，三次加粉体，将铁铬铝合金锭包埋在剩余的1/3氮化铝粉体中，放入到真空感应炉中熔炼，控制温度为2100～2300℃，熔炼时间为30～50min，然后迅速冷却至1000～1100℃；步骤(5)，恒温烧结，将步骤(4)熔炼后的炉料，温度控制在1000～1100℃，恒温烧结时间为30～50min，冷却后得到表面富含铝的铁铬铝合金。根据本发明的又一方面，在步骤(1)中，所述原料按质量份数，金属铬为10～20％，1/3的氮化铝粉体5～10％，工业纯铁为50～75％。根据本发明的又一方面，在步骤(1)中，所述工业纯铁的纯度为99.5％，金属铬的纯度为99.9％。根据本发明的又一方面，在步骤(2)中，所述造渣材料为cao和caf2，所述造渣材料为粉状。根据本发明的又一方面，在步骤(2)中，所述造渣材料为钢水量的2～5％。根据本发明的又一方面，在步骤(4)中，熔炼真空度为2.0×10-1～2.0×100pa。根据本发明的又一方面，在步骤(4)中，迅速冷却至1000～1100℃的时间控制在10min。根据本发明的又一方面，在步骤(4)中，控制熔炼温度在2250℃，控制熔炼时间在30min。根据本发明的又一方面，在步骤(5)中，恒温烧结温度为1100℃，烧结时间为35min。根据本发明的上述制备高铝含量的铁铬铝合金的制备方法，原料采用高纯度的铬和铁，通过控制温度在中频感应炉中熔炼，以及分多次加入氮化铝粉末，有效地提高了铁铬铝合金中铝的含量，尤其是合金表面的氮化铝含量，使铁铬铝合金的内部晶型均匀致密，而合金机械加工性能良好，抗高温氧化性能明显提高，成本更低，使得高铝含量铁铬铝合金的应用更加广泛，满足特种行业的需求。具体实施方式以下将详细说明本发明的实施方式。在本发明的第一实施方式中，高铝含量的铁铬铝合金的制备方法，包括如下步骤：步骤(1)，熔炼，选用工业纯铁、金属铬和1/3的氮化铝粉体作为原料，放入到中频感应炉中，温度控制在1800～2000℃熔炼；步骤(2)，除渣，将上述步骤(1)得到的钢水中加入造渣材料，造渣后去除渣料；步骤(3)，二次加粉体，将去除渣料的钢水中二次加入1/3的氮化铝粉体，熔炼温度为2000～2500℃，浇铸成铁铬铝合金锭；步骤(4)，三次加粉体，将铁铬铝合金锭包埋在剩余的1/3氮化铝粉体中，放入到真空感应炉中熔炼，控制温度为2100～2300℃，熔炼时间为30～50min，然后迅速冷却至1000～1100℃；步骤(5)，恒温烧结，将步骤(4)熔炼后的炉料，温度控制在1000～1100℃，恒温烧结时间为30～50min，冷却后得到表面富含铝的铁铬铝合金。优选地，在步骤(1)中，所述原料按质量份数，金属铬为10～20％，1/3的氮化铝粉体5～10％，工业纯铁为50～75％。优选地，在步骤(1)中，所述工业纯铁的纯度为99.5％，金属铬的纯度为99.9％。优选地，在步骤(2)中，所述造渣材料为cao和caf2，所述造渣材料为粉状。优选地，在步骤(2)中，所述造渣材料为钢水量的2～5％。优选地，在步骤(4)中，熔炼真空度为2.0×10-1～2.0×100pa。优选地，在步骤(4)中，迅速冷却至1000～1100℃的时间控制在10min。优选地，在步骤(4)中，控制熔炼温度在2250℃，控制熔炼时间在30min。优选地，在步骤(5)中，恒温烧结温度为1100℃，烧结时间为35min。以下，将对本发明的实施例进行说明。实施例1步骤(1)，熔炼，选用原料为工业纯铁、金属铬和1/3的氮化铝粉体，按质量份数，金属铬为10％，1/3的氮化铝粉体5％，工业纯铁为75％，其中工业纯铁的纯度为99.5％，金属铬的纯度为99.9％。将上述原料放入到中频感应炉中，温度控制在1800℃熔炼；步骤(2)，除渣，将上述步骤(1)熔炼后的钢水中加入造渣材料，造渣材料为粉状的cao和caf2，造渣材料为刚水量的2％，造渣后去除渣料；步骤(3)，二次加粉体，将去除渣料的钢水中二次均匀加入1/3的氮化铝粉体，熔炼温度为2000℃，浇铸成铁铬铝合金锭；步骤(4)，三次加粉体，将铁铬铝合金锭包埋在剩余的1/3氮化铝粉体中，放入到真空感应炉中熔炼，熔炼真空度为2.0×10-1pa，控制温度为2100℃，熔炼时间为30min，控制铁铬铝合金锭3cm的表面层融化，然后在10min内迅速冷却至1000℃；步骤(5)，恒温烧结，将步骤(4)熔炼后的炉料，温度控制在1000℃，恒温烧结时间为30min，冷却后得到表面富含铝的铁铬铝合金。实施例2其余与实施例1相同，不同之处在于所述步骤(1)中熔炼温度控制在2000℃，所述步骤(3)中，熔炼温度2500℃，所述步骤(4)中，真空熔炼温度为2300℃，熔炼时间30min，在10min内迅速冷却至1100℃，所述步骤(5)中恒温烧结温度1100℃，烧结时间30min。实施例3其余与实施例1相同，不同之处在于所述步骤(1)中熔炼温度控制在1900℃，所述步骤(3)中，熔炼温度2250℃，所述步骤(4)中，真空熔炼温度为2250℃，熔炼时间40min，在10min内迅速冷却至1050℃，所述步骤(5)中恒温烧结温度1050℃，烧结时间35min。实施例4其余与实施例1相同，不同之处在于所述步骤(1)中，选用原料为工业纯铁、金属铬和1/3的氮化铝粉体，按质量份数，金属铬为20％，1/3的氮化铝粉体10％，工业纯铁为50％。实施例5其余与实施例1相同，不同之处在于所述步骤(1)中，选用原料为工业纯铁、金属铬和1/3的氮化铝粉体，按质量份数，金属铬为15％，1/3的氮化铝粉体7.5％，工业纯铁为62.5％。对比例1本对比例在实施例1的基础上，将各个步骤的氮化铝粉体替换成铝，其它条件保持不变。经过以上的工艺步骤后，取出表面富含铝的铁铬铝合金制作直径大于3.0mm线材待测：含铝量/％快速寿命值(1200℃时)/h断裂伸长率(700℃时)/％实施例113.117029.5实施例215.018527.2实施例317.320027实施例412.518028.1实施例514.519030.1对比例110.68011.7通过以上数据可知，通过添加氮化铝粉体制备出的铁铬铝合金，含铝量明显提高，高温抗氧化性优，机械加工性能优，同时室温电阻率都较高平均达到1.5μω·m。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页12