本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀合金及其制备方法。
背景技术：
随着科技的发展和工业的进步，金属材料的使用环境，包括介质、温度和应力状态等条件愈发复杂和苛刻，对金属材料性能提出了越来越高的要求。其中，金属腐蚀问题严重影响金属材料的使用寿命和安全可靠性，成为亟待改善的重要问题。缓解金属材料腐蚀的重要手段之一就是开发耐蚀合金。
目前，耐蚀合金材料主要是通过合理的合金元素选择，以得到有利的组织，以及形成保护膜，从而提高合金材料的耐蚀性能。其中，cr和si都是常用于提高合金耐蚀性的元素。cr具有钝化电流密度小，钝化电位范围宽的特点，具有良好的钝化性能，其能在合金材料表面形成牢固、致密的cr2o3氧化膜，提高合金材料的耐蚀性和抗点蚀性，但是高cr含量会降低合金的冲击韧性；si能在合金材料表面形成比较致密与完整的保护膜，赋予合金材料优良的化学稳定性，但是大量si的加入对合金材料的强度、冲击韧性等性能带来不利影响，还容易产生缩松、裂纹等缺陷，材料脆性大。为了拓展耐蚀合金的使用范围，针对耐冲击、耐腐蚀要求高的环境条件(例如污水处理、海水处理)，开发一种兼具优良耐蚀性以及具有高冲击韧性的合金材料至关重要。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种耐腐蚀合金及其制备方法，制得的合金材料兼具优良的耐蚀性以及高冲击韧性，有利于扩展耐腐蚀合金的使用范围。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐腐蚀合金，包括下述重量份的原料：
fe50-70份、cr25-45份、si3-10份、ni3-4份、mn2.2-2.5份、zn2-3份、ti2-3份、mg1-2份、cu1.2-1.8份、al1-1.5份、mo1.5-2.5份、nb0.15-0.25份、y0.015-0.025份、re0.01-0.015份。
优选地，一种耐腐蚀合金，包括下述重量份的原料：
fe52份、cr38份、si4份、ni3.8份、mn2.4份、zn2.2份、ti2.6份、mg1.5份、cu1.4份、al1.2份、mo2.0份、nb0.24份、y0.02份、re0.012份。
优选地，一种耐腐蚀合金，包括下述重量份的原料：
fe65份、cr44份、si9份、ni3.4份、mn2.3份、zn2.2份、ti2.8份、mg1.8份、cu1.5份、al1.4份、mo2.3份、nb0.18份、y0.022份、re0.014份。
一种耐腐蚀合金的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取cr、si、ti、nb粉末，再按球料比为(20-25)：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在惰性气氛保护下球磨处理，得到第一粉体；
(2)称取mg、cu、al、y、re粉末，再按球料比为(10-15)：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在惰性气氛保护下球磨处理，得到第二粉体；
(3)称取fe、ni、mn、zn、mo粉末，与所述第一粉体、第二粉体混合均匀后，压成块状，放入电弧炉中，密封抽真空，充入氩气，于1500-1550℃电弧熔炼1-1.5min，翻转熔炼2-3次；
(4)将熔炼后的物料先空冷至760-800℃，再加热至820-880℃，保温2-4h，然后水淬冷却至室温，即得耐腐蚀合金。
优选地，所述步骤(1)中球磨处理的条件为：球磨转速为300-400r/min，球磨时间为20-30h。
优选地，所述步骤(2)中球磨处理的条件为：球磨转速为200-300r/min，球磨时间为8-12h。
优选地，所述fe、ni粉末的粒径为80-100目。
优选地，所述mn、zn、mo粉末的粒径为250-300目。
本发明的优点是：
1、本发明耐腐蚀合金的原料包括fe、cr、si、ni、mn、zn、ti、mg、cu、al、mo、nb、y、re粉末。其中，cr、si、zn、al、ti配合，能在合金表面形成稳定的zncr2o4、znal2o4等氧化物，更好地封闭、填充合金中的孔隙，并共同构成耐蚀性良好的致密氧化膜，对多种介质具有协同耐蚀效果，能大幅度提高合金的耐腐蚀性能；cr、si、ti、nb配合，能在合金组织中形成稳定的富ti的(nb，cr)5si3和nbss枝晶，大幅度提高合金的耐高温性能以及强韧性；mg、cu、al、y、re配合，能在合金组织中形成al2cu、al2cumg、al-re、al3y等多个弥散强化相，提高合金的强韧性；al还能大大增加si的等轴晶和颗粒状的共晶，进一步提高合金的韧性。
2、本发明在电弧熔炼之前，分别将cr、si、ti、nb粉末与mg、cu、al、y、re粉末在不同的条件下进行球磨机械合金化处理，既有助于改善合金熔炼过程中晶粒形成的致密性，又能产生不同大小、不同成分的多元合金化粉体，避免合金基体中产生粗大、连续的网络状分布组织，使合金基体中形成大量岛状分布的强化相，从而大幅度提高合金的冲击韧性；采用空冷与水冷结合的冷却方式，有利于合金形成具有合适晶粒尺寸的、均匀致密的弥散组织，对提高其机械性能起到辅助作用；通过在820-880℃进行时效处理，使合金组织中形成弥散分布的第二相，大幅度提升了合金的强度和冲击韧性。
综上所述，本发明既能在目前的基础上进一步提升耐腐蚀合金材料的耐蚀性，又使其具有优良的冲击韧性，有利于提高其综合性能，从而进一步扩展耐腐蚀合金的应用市场。
具体实施方式
实施例1
一种耐腐蚀合金，包括下述重量份的原料：
fe50份、cr25份、si3份、ni3份、mn2.2份、zn2份、ti2份、mg1份、cu1.2份、al1份、mo1.5份、nb0.15份、y0.015份、re0.01份。
其制备方法包括下述步骤：
(1)称取cr、si、ti、nb粉末，再按球料比为20：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在转速300r/min条件下，在惰性气氛保护下球磨处理20h，得到第一粉体；
(2)称取mg、cu、al、y、re粉末，再按球料比为10：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在转速200r/min条件下，在惰性气氛保护下球磨处理8h，得到第二粉体；
(3)称取fe、ni、mn、zn、mo粉末，与所述第一粉体、第二粉体混合均匀后，压成块状，放入电弧炉中，密封抽真空，充入氩气，于1500℃电弧熔炼1min，翻转熔炼2次；
(4)将熔炼后的物料先空冷至760℃，再加热至820℃，保温2h，然后水淬冷却至室温，即得耐腐蚀合金。
其中，fe、ni粉末的粒径为80目，mn、zn、mo粉末的粒径为250目。
实施例2
一种耐腐蚀合金，包括下述重量份的原料：
fe52份、cr38份、si4份、ni3.8份、mn2.4份、zn2.2份、ti2.6份、mg1.5份、cu1.4份、al1.2份、mo2.0份、nb0.24份、y0.02份、re0.012份。
其制备方法包括下述步骤：
(1)称取cr、si、ti、nb粉末，再按球料比为22：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在转速350r/min条件下，在惰性气氛保护下球磨处理24h，得到第一粉体；
(2)称取mg、cu、al、y、re粉末，再按球料比为12：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在转速250r/min条件下，在惰性气氛保护下球磨处理10h，得到第二粉体；
(3)称取fe、ni、mn、zn、mo粉末，与所述第一粉体、第二粉体混合均匀后，压成块状，放入电弧炉中，密封抽真空，充入氩气，于1520℃电弧熔炼1.2min，翻转熔炼2次；
(4)将熔炼后的物料先空冷至780℃，再加热至860℃，保温3.5h，然后水淬冷却至室温，即得耐腐蚀合金。
其中，fe、ni粉末的粒径为90目，mn、zn、mo粉末的粒径为280目。
实施例3
一种耐腐蚀合金，包括下述重量份的原料：
fe65份、cr44份、si9份、ni3.4份、mn2.3份、zn2.2份、ti2.8份、mg1.8份、cu1.5份、al1.4份、mo2.3份、nb0.18份、y0.022份、re0.014份。
其制备方法包括下述步骤：
(1)称取cr、si、ti、nb粉末，再按球料比为24：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在转速360r/min条件下，在惰性气氛保护下球磨处理28h，得到第一粉体；
(2)称取mg、cu、al、y、re粉末，再按球料比为13：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在转速260r/min条件下，在惰性气氛保护下球磨处理11h，得到第二粉体；
(3)称取fe、ni、mn、zn、mo粉末，与所述第一粉体、第二粉体混合均匀后，压成块状，放入电弧炉中，密封抽真空，充入氩气，于1535℃电弧熔炼1.4min，翻转熔炼3次；
(4)将熔炼后的物料先空冷至790℃，再加热至870℃，保温3.5h，然后水淬冷却至室温，即得耐腐蚀合金。
其中，fe、ni粉末的粒径为90目，mn、zn、mo粉末的粒径为280目。
实施例4
一种耐腐蚀合金，包括下述重量份的原料：
fe70份、cr45份、si10份、ni4份、mn2.5份、zn3份、ti3份、mg2份、cu1.8份、al1.5份、mo2.5份、nb0.25份、y0.025份、re0.015份。
其制备方法包括下述步骤：
(1)称取cr、si、ti、nb粉末，再按球料比为25：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在转速400r/min条件下，在惰性气氛保护下球磨处理30h，得到第一粉体；
(2)称取mg、cu、al、y、re粉末，再按球料比为15：1称取不锈钢研磨球，加入球磨罐中，在转速300r/min条件下，在惰性气氛保护下球磨处理12h，得到第二粉体；
(3)称取fe、ni、mn、zn、mo粉末，与所述第一粉体、第二粉体混合均匀后，压成块状，放入电弧炉中，密封抽真空，充入氩气，于1550℃电弧熔炼1.5min，翻转熔炼3次；
(4)将熔炼后的物料先空冷至800℃，再加热至880℃，保温4h，然后水淬冷却至室温，即得耐腐蚀合金。
其中，fe、ni粉末的粒径为100目，mn、zn、mo粉末的粒径为300目。
对比例1
一种耐腐蚀合金，包括下述重量份的原料：
fe50份、cr25份、si3份。
其制备方法包括下述步骤：
称取fe、cr、si粉末，压成块状，放入电弧炉中，密封抽真空，充入氩气，于1500℃电弧熔炼1min，翻转熔炼2次，将熔炼后的物料空冷至室温，即得耐腐蚀合金。其中，fe、cr、si粉末的粒径为80目。
对实施例1-4以及对比例1制得的耐腐蚀合金进行性能测试，其中，耐腐蚀性能按照jb/t7901-1999进行测定，测定方法为在摩尔浓度为10mol/l的硫酸溶液中浸泡120h，测定其腐蚀失重速度；冲击韧性测试采用jb-300b冲击试验机。结果如下表所示：
由此可见，本发明制得的耐腐蚀合金具有优良的耐腐蚀性能和较高的冲击韧性。