一种耐高温合金材料及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐高温合金材料及制备方法，其中合金材料由Ni、C、Cr、Co、Mo、W、Al、Ti、Mn、B、Zr、Ta、Fe、S、P按照特定百分比组成，通过材料制备、真空熔炼、成分分析、浇铸、热处理等工艺流程，通过对镍基合金添加特定元素，调整强化元素的比例，制得合金材料，使合金工作温度较镍基合金高，且组织稳定、有害相少、抗氧化抗腐蚀能力大，与普通合金相比，能在较高温度与应力下工作，尤其是适合在高温场合使用。
【专利说明】
一种耐高温合金材料及制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及合金材料制备技术领域，具体涉及一种耐高温合金材料及制备方法。
【背景技术】
[0002]镍具有高的化学稳定性，在500度以下几乎不发生氧化，学温下也不受温气、水及某些盐类水溶液的作用。镍在硫酸及盐酸中溶解很慢，而在硝酸中溶解很快。镍为面心立方体，组织非常稳定，从室温到高温不发生同素异型转变;这对选作基体材料十分重要。众所周知，奥氏体组织比铁素体组织具有一系列的优点。镍具有很大的合金能力，甚至添加十余种合金元素也不出现有害相，这就为改善镍的各种性能提供潜在的可能性。纯镍的力学性能虽不强，但塑性却极好，尤其是低温下塑性变化不大。
[0003]高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600°C以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料;并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性;基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，是广泛应用于石油、化工、舰船的一种重要材料，按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金，铁基高温合金使用温度一般只能达到750?780°C，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金。镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造各种工业燃气轮机最热端部件，若以150MPA-100H持久强度为标准，而目前镍合金所能承受的最高温度大于1100°C，而镍合金约为950°C，铁基的合金小于850°C,即镍基合金相应地高出150°C-250°C左右。
【发明内容】
[0004]—种耐高温合金材料及制备方法，其中合金材料包括以下质量百分比的成: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%，余量为Ni。主要通过材料制备、真空熔炼、成分分析、浇铸、热处理等工艺流程，制得合金材料，该合金材料具有耐高温性能，且耐高温持久性更长。
[0005]—种耐高温合金材料主要制备步骤和工艺流程如下:
(1)原料制备:根据耐高温性能具体要求，按照质量百分比比例配置上述原料粉末；
(2)前期准备:对坩祸、浇铸模具、流槽等进行清理，保证其清洁度，然后分别对模具和流槽进行烘烤，其中烘烤温度为500-800°C，烘烤时间为l_2h，将烘烤过干燥的不易挥发且熔点高的原料(:、0、(:0、10、￥先加入坩祸中，然后将41、11、111、？6、5、？放在第一加料室，将8、Zr、Ta放在第二加料室；
(3)熔炼:原料添加完毕后，对真空炉进行抽真空处理，其中真空度不大于8Pa，然后升温熔炼，通过阶梯式升温，直至将坩祸内的原料全部熔化，将温度控制在1520-1610 °C，保温10-20min进行精炼，继续抽真空，将真空度控制在3Pa以内，温度控制在1380-1450°C，将第一加料室内的原料加入坩祸内，辅以电磁单向搅拌，待全部熔化后，继续抽真空，将真空度控制在5Pa以内，温度控制在1350-1400°C，加入第二加料室内的原料，电磁单向搅拌，全部原料熔化后及进行化学成分分析、调整至符合要求；
(4)铸造处理:将温度提升至1480-1520°C，真空度控制在5-8Pa，进行5-10min的电磁单向搅拌，将熔液通过流槽流入模具中进行浇铸处理，在1200-1250 °C进行空冷固溶处理，时间控制在2-4h，待其冷凝成固态后，将合金从模具中取出；
(5)热处理:将合金在900-950°C进行热处理，时间控制在15-20h，然后将温度升至960-1020°C，保温3-6h即可。
[0006]本发明的有益之处在于:通过对镍基合金添加特定元素，调整合适比例，使合金工作温度较镍基合金高，且组织稳定、有害相少及抗氧化抗腐蚀能力大，与普通合金相比，能在较高温度与应力下工作，尤其是适合在高温场合使用。
【具体实施方式】
[0007]实施例1
一种耐高温合金材料及制备方法，其中合金材料包括以下质量百分比的成: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%，Fe: 1.5%，S: 0.005%，P: 0.01%，余量为Ni，通过材料制备、真空熔炼、成分分析、浇铸、热处理等工艺流程，制得合金材料。
[0008]—种耐高温合金材料及制备方法，其主要制备步骤和工艺流程如下:
(1)原料制备:根据耐高温性能具体要求，按照质量百分比比例配置上述原料粉末；
(2)前期准备:对坩祸、浇铸模具、流槽等进行清理，保证其清洁度，然后分别对模具和流槽进行烘烤，其中烘烤温度为500°C，烘烤时间为lh，将烘烤过干燥的不易挥发且熔点高的原料C、Cr、Co、Mo、W先加入坩祸中，然后将41、1^11、？6、3、？放在第一加料室，将8、2匕丁&放在第二加料室；
(3)熔炼:原料添加完毕后，对真空炉进行抽真空处理，其中真空度不大于8Pa，然后升温熔炼，通过阶梯式升温，直至将坩祸内的原料全部熔化，将温度控制在1520°C，保温1min进行精炼，继续抽真空，将真空度控制在3Pa以内，温度控制在1380 V，将第一加料室内的原料加入坩祸内，辅以电磁单向搅拌，待全部熔化后，继续抽真空，将真空度控制在5Pa以内，温度控制在1350°C，加入第二加料室内的原料，电磁单向搅拌，全部原料熔化后及进行化学成分分析、调整至符合要求；
(4)铸造处理:将温度提升至1480°C，真空度控制在5Pa，进行5min的电磁单向搅拌，将熔液通过流槽流入模具中进行浇铸处理，在1200°C进行空冷固溶处理，时间控制在2h，待其冷凝成固态后，将合金从模具中取出；
(5)热处理:将合金在900°C进行热处理，时间控制在15h，然后将温度升至960°C，保温3h即可。
[0009]实施例2
一种耐高温合金材料及制备方法，其中合金材料包括以下质量百分比的成: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%，余量为 Ni。主要通过材料制备、真空熔炼、成分分析、浇铸、热处理等工艺流程，制得合金材料，该合金材料具有耐高温性能，且耐高温持久性更长。
[0010]一种耐高温合金材料及制备方法，包括以下制备步骤:
(1)原料制备:根据耐高温性能具体要求，按照质量百分比比例配置上述原料粉末；
(2)前期准备:对坩祸、浇铸模具、流槽等进行清理，保证其清洁度，然后分别对模具和流槽进行烘烤，其中烘烤温度为800°C，烘烤时间为2h，将烘烤过干燥的不易挥发且熔点高的原料C、Cr、Co、Mo、W先加入坩祸中，然后将41、1^11、？6、3、？放在第一加料室，将8、2匕丁&放在第二加料室；
(3)熔炼:原料添加完毕后，对真空炉进行抽真空处理，其中真空度不大于8Pa，然后升温熔炼，通过阶梯式升温，直至将坩祸内的原料全部熔化，将温度控制在1610°C，保温20min进行精炼，继续抽真空，将真空度控制在3Pa以内，温度控制在1450 V，将第一加料室内的原料加入坩祸内，辅以电磁单向搅拌，待全部熔化后，继续抽真空，将真空度控制在5Pa以内，温度控制在1400°C，加入第二加料室内的原料，电磁单向搅拌，全部原料熔化后及进行化学成分分析、调整至符合要求；
(4)铸造处理:将温度提升至1520°C，真空度控制在8Pa，进行1min的电磁单向搅拌，将熔液通过流槽流入模具中进行浇铸处理，在1250°C进行空冷固溶处理，时间控制在4h，待其冷凝成固态后，将合金从模具中取出；
(5)热处理:将合金在950°C进行热处理，时间控制在20h，然后将温度升至1020°C，保温6h即可。
[0011]实施例3
一种耐高温合金材料及制备方法，其中合金材料包括以下质量百分比的成: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%，Fe: 1.9%，S: 0.008%，P: 0.01%，余量为Ni。主要通过材料制备、真空熔炼、成分分析、浇铸、热处理等工艺流程，制得合金材料，该合金材料具有耐高温性能，且耐高温持久性更长。
[0012]—种耐高温合金材料及制备方法，包括以下制备步骤:
(1)原料制备:根据耐高温性能具体要求，按照质量百分比比例配置上述原料粉末；
(2)前期准备:对坩祸、浇铸模具、流槽等进行清理，保证其清洁度，然后分别对模具和流槽进行烘烤，其中烘烤温度为500°C，烘烤时间为2h，将烘烤过干燥的不易挥发且熔点高的原料C、Cr、Co、Mo、W先加入坩祸中，然后将41、1^11、？6、3、？放在第一加料室，将8、2匕丁&放在第二加料室；
(3)熔炼:原料添加完毕后，对真空炉进行抽真空处理，其中真空度不大于8Pa，然后升温熔炼，通过阶梯式升温，直至将坩祸内的原料全部熔化，将温度控制在1610°C，保温20min进行精炼，继续抽真空，将真空度控制在3Pa以内，温度控制在1410°C，将第一加料室内的原料加入坩祸内，辅以电磁单向搅拌，待全部熔化后，继续抽真空，将真空度控制在5Pa以内，温度控制在1380°C，加入第二加料室内的原料，电磁单向搅拌，全部原料熔化后及进行化学成分分析、调整至符合要求；
(4)铸造处理:将温度提升至1500°C，真空度控制在5Pa，进行1min的电磁单向搅拌，将熔液通过流槽流入模具中进行浇铸处理，在1250°C进行空冷固溶处理，时间控制在4h，待其冷凝成固态后，将合金从模具中取出；
(5)热处理:将合金在950°C进行热处理，时间控制在15h，然后将温度升至1020°C，保温3h即可。
【主权项】
1.一种耐高温合金材料及制备方法，其特征在于，合金材料包括以下质量百分比组成: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%，余量为Ni ；通过材料制备、真空熔炼、成分分析、浇铸、热处理等工艺流程，通过对镍基合金添加特定元素，调整合适比例，制得合金材料。2.根据权利要求1所述的耐高温合金材料及制备方法，其特征在于，其主要制备步骤和工艺流程如下: (1)原料制备:根据耐高温性能具体要求，按照质量百分比比例配置上述原料粉末； (2)前期准备:对坩祸、浇铸模具、流槽等进行清理，保证其清洁度，然后分别对模具和流槽进行烘烤，其中烘烤温度为500-800°C，烘烤时间为l_2h，将烘烤过干燥的不易挥发且熔点高的原料(:、0、(:0、10、￥先加入坩祸中，然后将41、11、111、？6、5、？放在第一加料室，将8、Zr、Ta放在第二加料室； (3)熔炼:原料添加完毕后，对真空炉进行抽真空处理，其中真空度不大于8Pa，然后升温熔炼，通过阶梯式升温，直至将坩祸内的原料全部熔化，将温度控制在1520-1610 °C，保温10-20min进行精炼，继续抽真空，将真空度控制在3Pa以内，温度控制在1380-1450°C，将第一加料室内的原料加入坩祸内，辅以电磁单向搅拌，待全部熔化后，继续抽真空，将真空度控制在5Pa以内，温度控制在1350-1400°C，加入第二加料室内的原料，电磁单向搅拌，全部原料熔化后及进行化学成分分析、调整至符合要求； (4)铸造处理:将温度提升至1480-1520°C，真空度控制在5-8Pa，进行5-10min的电磁单向搅拌，将熔液通过流槽流入模具中进行浇铸处理，在1200-1250 °C进行空冷固溶处理，时间控制在2-4h，待其冷凝成固态后，将合金从模具中取出； (5)热处理:将合金在900-950°C进行热处理，时间控制在15-20h，然后将温度升至960-1020°C，保温3-6h即可。
【文档编号】C22F1/10GK106011505SQ201610476630
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】程叙毅
【申请人】芜湖三刀材料科技有限公司