一种碳化硅增强铁铬铝电热复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种复合材料，特别是一种碳化硅增强铁铬铝电热复合材料及其制备方法。所述复合材料由碳化硅增强体和铁铬铝合金基体组成，所述增强体占复合材料总质量的2-10％，其余为铁铬铝合金基体；所述碳化硅增强体为SiC颗粒，粒径为5-20nm。所述制备方法包括：配料、碳化硅增强体预处理、熔炼、均匀化退火、锻造、热轧盘条、退火和漂洗后进行多道次拉拔工艺。本发明制备的材料成品具有良好的高温强度，以及低的热膨胀系数，同时能抑制长时间高温条件下使用时合金晶粒的长大，克服了现有技术中的不足，具有良好的工业应用前景。
【专利说明】一种碳化硅增强铁铬铝电热复合材料及其制备方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种复合材料，特别是一种碳化硅增强铁铬铝电热复合材料及其制备 方法。
【背景技术】：
[0002] 电热合金材料是利用物质的电阻特性制造发热体的电阻合金。目前电热合金材料 已成为一种重要的工程材料，适用于机械、冶金、电子、化工等行业，在国民经济中占有重要 的地位，其按照化学成分可分为镍铬合金、镍铬铁合金和铁铬铝合金三个系列。镍铬合金无 磁性，高温强度高，高温使用时不易变形，长期使用后可塑性仍较好，耐腐蚀性好，但是当使 用温度超过l〇〇〇°C时，其抗氧化能力显著下降。铁铬铝合金比镍铬合金有一系列优点，其在 大气中使用温度高，最高使用温度可达1400°C，同时其使用寿命长，抗氧化能力好，但它有 致命的弱点，其高温强度低，另外，经高温长期使用后，由于晶粒长大而变脆。因此如何提高 其高温强度，限制高温使用时晶粒长大，是进一步提高铁铬铝电热合金使用寿命和性能的 重要方面。
【发明内容】
：
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有良好高温强度、更小的 热膨胀系数同时抑制高温下晶粒长大的碳化硅增强铁铬铝电热复合材料及其制备方法。
[0004] 一种碳化硅增强铁铬铝电热复合材料，其特征在于，所述复合材料由碳化硅增强 体和铁铬铝合金基体组成，所述增强体占复合材料总质量的2-10%，其余为铁铬铝合金基 体；所述碳化硅增强体为SiC颗粒，粒径为5-20nm，铁铬铝合金基体的元素组成及质量百 分比为：C :彡 0· 08%、Si :彡 0· 3%、Μη :彡 0· 60%、Ni :彡 0· 50%、A1 :5· 0% -8. 0%、Cr : 19-25%、Nb :0· 1-0. 6%、Ti :0· 01-0. 2%、Co :0· 1-0. 8%、S 彡 0· 015%、P 彡 0· 02%，余量 为铁和其它不可避免的杂质，原料中部分铁为铁粉。
[0005] 所述碳化硅增强铁铬铝电热复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包 括：
[0006] (1)配料：按照所述增强体占复合材料总质量的2-10%，其余为铁铬铝合金 基体的配比进行配料，铁铬铝合金基体的元素组成及质量百分比为：C:< 0.08%、Si : 彡 0· 3%、Mn :彡 0· 60%、Ni :彡 0· 50%、A1 :5. 0% -8. 0%、Cr :19-25%、Nb :0· 1-0. 6%、Ti : 0· 01-0. 2%、Co :0· 1-0. 8%、S彡0· 015%、P彡0· 02%，余量为铁和其它不可避免的杂质， 原料中部分铁为铁粉；
[0007] (2)碳化硅增强体预处理：为提高SiC颗粒在合金熔体中的润湿性，先将SiC颗粒 与原料中的铁粉均匀混合，并置于真空球磨机中球磨2-5小时，然后对所得粉末压块，并置 于热压烧结炉中烧结，烧结温度为1200-1300°C ;
[0008] (3)熔炼：将其它铁铬铝基体合金原料及步骤（2)中烧结后的块体放入磁悬浮真 空感应熔炼炉内，抽真空后充入高纯氩气，在2000°C -2200°C熔炼后随炉冷却成合金锭；
[0009] (4)均匀化退火：将合金锭放入真空热处理炉内，在真空度IX 10_3Pa、温度1100°C 下保温25-30小时后随炉冷却；
[0010] (5)锻造：通过线切割将均匀化退火后的试样加工成圆柱锭，在四柱液压机上进 行锻造；
[0011] (6)热轧盘条：将锻造后的试样进行热轧盘条，开轧温度：1200-950°c，终轧温度： 850-650 °C ；
[0012] (7)退火：在真空热处理炉内，真空度lX10_3Pa，退火温度1000°C，保温5-10h ;
[0013] (8)漂洗后进行多道次拉拔得到符合规格的电热复合材料成品。
[0014] 本发明制备的材料成品具有良好高温强度、更小的热膨胀系数，同时能抑制长时 间高温条件下使用时合金晶粒的长大。纳米碳化硅的存在，能够起到弥散强化的作用，在高 温下对位错滑移形成阻碍，有效地提高合金高温下的强度，同时提高合金的高温抗氧化性 并抑制高温下晶粒的长大。由于碳化硅的热膨胀系数远小于铁铬铝合金基体，因此，碳化硅 的存在也能有效的减低材料成品的热膨胀系数。
【具体实施方式】：
[0015] 下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。
[0016] 按照如下方法制备实施例1-3的合金成品：
[0017] (1)配料：实施例1-3中SiC颗粒质量百分比分别为：216%和10%，尺寸分别为 20nm、10nm和5nm,其余为铁铬错基体合金。铁铬错基体合金的元素配比如表1所示，原料 中部分铁为铁粉。
[0018] 实施例1-3铁铬铝基体合金元素配比如表1所示。
[0019] 表1实施例1-3铁铬铝基体合金元素配比（wt % )
[0020]
【权利要求】
1. 一种碳化硅增强铁铬铝电热复合材料，其特征在于，所述复合材料由碳化硅增强 体和铁铬铝合金基体组成，所述增强体占复合材料总质量的2-10%，其余为铁铬铝合金基 体；所述碳化硅增强体为SiC颗粒，粒径为5-20nm，铁铬铝合金基体的元素组成及质量百 分比为：C :彡 0· 08%、Si :彡 0· 3%、Μη :彡 0· 60%、Ni :彡 0· 50%、A1 :5· 0% -8. 0%、Cr : 19-25%、Nb :0· 1-0. 6%、Ti :0· 01-0. 2%、Co :0· 1-0. 8%、S 彡 0· 015%、P 彡 0· 02%，余量 为铁和其它不可避免的杂质，原料中部分铁为铁粉。
2. 如权利要求1所述的一种碳化硅增强铁铬铝电热复合材料的制备方法，其特征在 于，所述制备方法包括：（1)配料：按照权利要求1所述的配比进行配料；（2)碳化硅增强 体预处理：为提高SiC颗粒在合金熔体中的润湿性，先将SiC颗粒与原料中的铁粉均匀混 合，并置于真空球磨机中球磨2-5小时，然后对所得粉末压块，并置于热压烧结炉中烧结， 烧结温度为1200-1300°C ;(3)熔炼：将其它铁铬铝基体合金原料及步骤（2)中烧结后的块 体放入磁悬浮真空感应熔炼炉内，抽真空后充入高纯氩气，在2000°C -2200°C熔炼后随炉 冷却成合金锭；(4)均匀化退火：将合金锭放入真空热处理炉内，在真空度1 X l(T3Pa、温度 1KKTC下保温25-30小时后随炉冷却；（5)锻造：通过线切割将均匀化退火后的试样加工 成圆柱锭，在四柱液压机上进行锻造；(6)热轧盘条：将锻造后的试样进行热轧盘条，开轧 温度：1200-950°C，终轧温度：850-650°C ;(7)退火：在真空热处理炉内，真空度lX10_3Pa， 退火温度l〇〇〇°C，保温5-10h ; (8)漂洗后进行多道次拉拔得到符合规格的电热复合材料成 品。
【文档编号】C22C38/52GK104233103SQ201410427839
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】郭健, 郭小芳, 郭乃林 申请人:盐城市鑫洋电热材料有限公司