一种镍基合金及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明总体涉及耐腐蚀材料领域，更具体地，涉及一种镍基合金及其应用。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的日益发展，城市规模的不断增大以及我国工业生产中制药业及印 染业企业的不断增多，城市污水、污泥处理的问题显得越来越突出，工业生产产生的大量 酸、碱性污染物也越来越多。
[0003] 当水的温度和压力超过临界点值（374. 3°C，22. 05MPa)时，体系中的水就被称作 "超临界"的水。而将水加热至沸点以上，临界点以下，并控制系统压力使水保持为液态，这 种状态的水被称为亚临界水。目前，可应用于亚临界水氧化装置的材料多为镍基合金，其中 最为普遍的是耐腐蚀哈氏合金C-276及镍基合金Inconel625。其中，C-276的组分为：铬： 15. 0% ~16. 5%，铁：4. 0% ~7. 0%，钥：15. 0% ~17. 0%，钨：3. 0% ~4. 5%，钒：0? 1% ~0? 3%， 碳：< 0. 01%，锰：< 1. 0%，硅：< 0. 08%，钴：< 2. 5%，磷：< 0. 015%，硫：< 0. 01%，其余为基 材镍。由于氯离子的半径较小，在某些与其他离子竞争的环境中能够优先进行吸附并形成 氯化物，从而破坏材料的钝化膜，在这种情况下容易形成剧烈的点蚀。在使用水氧化装置处 理垃圾渗滤液、化工废水等废弃物时，氯离子含量较高，现有技术中所使用的制备水氧化处 理设备的C-276及Inconel625在亚临界水氧化环境下的耐腐蚀性能并不尽如人意，特别是 在具有氯离子的亚临界水氧化环境中的耐腐蚀性能差，使用周期短，制约了亚临界水氧化 环境中水处理装置的发展。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的材料在亚临界水氧化环境中耐腐蚀性能差的缺点，本发明提供 了 一种镍基合金（ESM-I)。
[0005] 本发明的一个方面提供了一种镍基合金，包括：
[0006] 铬，17% (重量）~20% (重量）；
[0007]鹤，4. 0% (重量）~6. 0% (重量）；
[0008]钥，11% (重量）~13% (重量）；
[0009]错，1. 5%(重量）~2. 1%(重量）；
[0010] 钴，1. 1% (重量）~1. 5% (重量）；
[0011] 基材为镍。
[0012] 在一些实施例中，铬的含量为17. 8% (重量）~19. 2% (重量)。
[0013] 在一些实施例中，钨的含量为4. 2% (重量）~5. 7% (重量)。
[0014] 在一些实施例中，钥的含量为11. 3% (重量）~12. 7% (重量)。
[0015] 在一些实施例中，镍基合金还包括0. 4% (重量）~0. 6% (重量）的猛；
[0016] 在一些实施例中，镍基合金还包括碳和/或娃，其中，碳的含量为小于或等于 0.05% (重量)，娃的含量为小于或等于0.2% (重量)。
[0017] 本发明的另一个方面包括上述镍基合金在腐蚀环境中的应用。
[0018] 在一些实施例中，腐蚀环境为亚临界水氧化环境。
[0019] 在一些实施例中，亚临界水氧化环境的pH值介于4至7之间。
[0020] 在一些实施例中，亚临界水氧化环境中包含浓度介于0.061g/L至0.182g/L的氯 离子。
[0021] 在一些实施例中，亚临界水氧化环境的温度介于300°C至370°C的范围内。
[0022] 本发明的镍基合金在亚临界水氧化环境中具有良好的耐腐蚀性能，尤其是在含有 氯离子的亚临界水氧化环境中表现出了优异的耐腐蚀能力。
【具体实施方式】
[0023] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024] 在本发明的实施例中，铬在高温合金奥氏体基体中的一种十分重要的作用是形成 三氧化二铬型氧化膜，该氧化膜使高温合金部件具有良好的抗氧化性和耐热腐蚀性能。因 此本发明的镍基合金加入含量控制在17% (重量）至20% (重量）的范围内的铬以改善镍基 合金在氧化性介质中的耐腐蚀性，其中氧化性介质包括氧化性酸、氧化性酸性盐，氧化性碱 性盐等。为改善本发明镍基合金的加工性能，可以将铬的含量优选地控制在17. 8% (重量） 至19. 2% (重量)的范围内。在不同环境中，改善镍基合金耐腐蚀性的临界铬含量有所不同， 但本发明中所选取的铬的含量均可以有效的使本发明的镍基合金在亚临界水氧化的环境 中具有良好的耐腐蚀的效果。此外，高温合金奥氏体基体中的铬引起晶格畸变，使奥氏体固 溶体的强度提高，起到固溶强化的作用。铬还可以降低固溶体堆垛层错能，使高温持久强度 明显提商。
[0025] 钨原子半径较大，在本发明的镍基合金中主要起到固溶强化的作用，因此，在本发 明的镍基合金中将钨的含量控制在钨4. 0% (重量）至6. 0% (重量）的范围，优选地控制在 4. 2% (重量)至5.7% (重量)的范围内，从而使在高温合金基体中引起的晶格畸变明显膨胀， 形成较长的长程应力场，同时产生组织位错运动，并使屈服强度明显提高。在本发明的镍基 合金中，钨明显降低奥氏体基体的层错能，可有效地改善高温合金的蠕变性能。
[0026] 在本发明的镍基合金中，钥的添加量控制在11% (重量）至13% (重量）的范围内， 优选地控制在11. 3% (重量）至12. 7% (重量）的范围内。在该添加量范围内，钥可以有效 地提高本发明的镍基合金在酸性条件下，尤其是含氯离子的亚临界水氧化条件下的耐腐蚀 性，并维持较好的稳定相。
[0027] 铝是高温合金中形成镍铝加强相的基本组成元素，因此在本发明的镍基合金中加 入含量控制在1. 5% (重量)至2. 1% (重量)的范围内的铝，从而使得合金中的铝部分进入Y 固溶体，起到固溶强化作用，另一部分进行沉淀强化。另外，铝有显著提高合金高温抗氧化 性能的作用