一种耐高温耐腐蚀金属材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种耐高温耐腐蚀金属材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属的腐蚀类型分为干腐蚀和湿腐蚀两种。干腐蚀指在无液态水存在下的干气体 中的腐蚀，主要发生在高温操作时；湿腐蚀是指在有水存在的情况下发生的腐蚀，由于大气 中普遍含有水，且在化工生产中也经常处理各种水溶液，因此湿腐蚀比干腐蚀更常见。
[0003] 目前，对于金属新材料的研究往往针对于抗湿腐蚀性的提升，例如CN103740974 A公开了一种实用金属材料，包含以下成分：铜、锌、砷、锡、硅以及锰，所述的实用金 属材料中各成分所占重量百分比分别为：所述的铜占70.5% -76. 6%，所述的锌占 18. 5 % -20. 4 %，所述的砷占0. 3 % -0. 9 %，所述的锡占0. 8 % -1. 7 %，所述的硅占 2. 6% -4. 2%，所述的锰占1. 2% -2. 3%。该金属材料通过在铜锌构成的黄铜中添加砷、锡、 娃以及猛等成分，锡能够改善金属材料的抗海水和海洋大气腐蚀，砷、娃以及猛能够改善金 属材料的机械性能、耐磨性、耐蚀性、耐寒性、耐热性，并且提高了流动性，使得金属材料质 地紧密，品质高。但是，现有技术往往针对的是金属材料的抗干腐蚀性或抗湿腐蚀性中的一 种，并没有公开能同时抗干腐蚀和湿腐蚀的新型金属材料。
【发明内容】
[0004] 为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
[0005] 第一方面，本发明提供一种耐腐蚀金属材料，所述金属材料的原料按包括以下组 分：
[0006] 主体金属 箱，8;0 金属碳化物和:/或金属氮化物 5-50 Si 0J-L5 \ln 1 5-3 5 Ni 0 8-6 2 Ti 0.2-2:.4 办 0..8-2.:4 mQ,2-0J5： 'S.n. 0.8-1.6 Cf 10-18,
[0007] 其中，主体金属可以是 40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、 72、74、76、78或80 ;金属碳化物和/或金属氮化物可以是5、10、15、20、25、30、35、40、45或 50;Si可以是 0· 5、0· 6、0· 7、0· 8、0· 9、1、1· 1、1· 2、1· 3、1· 4 或 1. 5;Mn可以是 1. 5、1· 6、1· 7、 1·8、1·9、2、2·1、2·2、2·3、2·4、2·5、2·6、2·7、2·8、2·9、3、3·1、3·2、3·3、3·4 或 3.5;Ni可 以是 0· 8、1、1· 2、1· 4、1· 6、1· 8、2、2· 2、2· 4、2· 6、2· 8、3、3· 2、3· 4、3· 6、3· 8、4、4· 2、4· 4、4· 6、 4· 8、5、5· 2、5· 4、5· 6、5· 8、6 或 6. 2;Ti可以是 0· 2、0· 4、0· 6、0· 8、1、1· 2、1· 4、1· 6、1· 8、2、2· 2 或 2. 4;Zr可以是 0· 8、0· 9、1、1· 1、1· 2、1· 3、1· 4、1· 5、1· 6、1· 7、1· 8、1· 9、2、2· 1、2· 2、2· 3 或 2. 4;Nb可以是 0· 2、0· 21、0· 22、0· 23、0· 24、0· 25、0· 26、0· 27、0· 28、0· 29、0· 3、0· 31、0· 32、 0· 33、0· 34 或 0· 35;Sn可以是 0· 8、0· 9、1、1· 1、1· 2、1· 3、1· 4、1· 5 或 1. 6;Cr可以是 10、11、 12、13、14、15、16、17 或 18。
[0008] 作为优选技术方案，所述金属材料的原料按包括以下组分：
[0009] 主体金属 5?)，70 金属碳化物和:/或金属氮化物 3:0-40 Si 0J-L5 \ln 2-3 Ni 3 5-5.5 Τι 1-1.5 Xr: 1,2-2.2 ：NbQ,2-0J Sn 1.1-1.5 Cf 12-15,
[0010] 优选地，所述主体金属包括哈德菲尔高锰钢、奥氏体锰钢、双相体不锈钢、铁素体 不锈钢、奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是哈德 菲尔高锰钢，奥氏体锰钢和双相体不锈钢的组合，铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和马氏体不 锈钢的组合，或哈德菲尔高锰钢、奥氏体锰钢、双相体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢 和马氏体不锈钢的组合。
[0011] 优选地，所述金属碳化物和/或金属氮化物为颗粒状，粒径为150-400微米，例如 可以是150微米、175微米、200微米、225微米、250微米、275微米、300微米、325微米、350 微米、375微米或400微米，优选为200-300微米。
[0012] 优选地，所述耐腐蚀金属材料的密度为4. 8-7. 7g/cc，例如可以是4. 8g/cc、5g/ cc、5.2g/cc、5.4g/cc、5.6g/cc、5.8g/cc、6g/cc、6. 2g/cc、6. 4g/cc、6. 6g/cc、6. 8g/cc、7g/ cc、7. 2g/cc、7. 4g/cc或 7. 7g/cc，优选为 5_7g/cc〇
[0013] 第二方面，本发明提供如第一方面所述的耐腐蚀金属材料的制备方法，包括如下 步骤：
[0014] (1)在保护性气氛中，将各组分原料熔化，形成浆液；
[0015] (2)将浆液进行浇筑，冷却；
[0016] (3)回火处理后，制成所述耐腐蚀金属材料。
[0017]优选地，步骤（1)所述保护性气氛为氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种 的组合，例如可以是氮气，氩气，氩气和氦气的组合，或氮气、氩气和氦气的组合，优选为氮 气和/或氩气。
[0018] 优选地，所述将各组分原料熔化的温度为1500-2200 °C，例如可以是1500 °C、 1550 °C、1600 °C、1650 °C、1700 °C、1750 °C、1800 °C、1850 °C、1900 °C、1950 °C、2000 °C、2050 °C、 2100°C、2150°C或 2200°C，优选为 2000-2200°C。
[0019] 优选地，步骤（2)所述浇筑的温度为1600-1800°C，例如可以是1600°C、1610°C、 1620 °C、1630 °C、1640 °C、1650 °C、1660 °C、1670 °C、1680 °C、1690 °C、1700 °C、1710°C、1720 °C、 173(TC、174(TC、175(TC、176(TC、177(TC、178(TC、179(TC或 180(TC，优选为 1650-175(TC。
[0020] 优选地，所述冷却为先冷却至900-950°C，例如可以是900°C、905°C、910°C、 915 °C、920 °C、925 °C、930 °C、935 °C、940 °C、945°C或 950 °C，优选为 910-930 °C，然后放入保 温箱内冷却至室温。
[0021] 优选地，步骤（3)所述回火处理的温度为480-520°C，例如可以是480°C、485°C、 490。(：、495。(：、500。(：、505。(：、510。(：、515。(：或 520。(：，优选为510。(：。
[0022] 优选地，所述制备方法包括如下步骤：
[0023] (1)在氮气或氩气气氛中，将各组分原料在1500-2200°C下熔化，形成浆液；
[0024](2)将浆液在1600-1800°C进行浇筑，冷却至900-950°C，然后放入保温箱内冷却 至室温；
[0025] (3)在480-520 °C进行回火处理，制成所述耐腐蚀金属材料。
[0026] 与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：
[0027] 在本发明中，Si、Ni和Μη的结合能够提高金属材料的耐磨性和韧性，各种金属的 组合还能提高强度、硬度、淬透性，提高其抗干腐蚀性，改善加工性能；
[0028] 另外，本发明加入了部分稀土元素，能够脱去主体金属中的有害元素，起到净化金 属液的作用，控制金属材料的微结构形态，细化晶粒，强化表面张力，显著提高金属材料的 抗干、湿腐蚀性。经国家标准测试，本发明的耐湿腐蚀性达到GB/T4334-2008的6级，同时 耐干腐蚀性达到GB/T13671-1992的5级以上；本发明的金属材料不仅适用于恶劣环境中 的操作工艺，还能用于航天航空等高端技术领域，应用范围十分广泛。
【具体实施方式】
[0029] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0030] 本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发 明的具体限制。
[0031] 实施例1
[0032] 按照本实施例的金属材料制备方法如下：
[0033](1)原料组分：
[0034] 奥氏体锰钢 40 金属碳化物 5 Si 0.5 Mu 1.5
[0035] Μ 0.8 ΤΙ 0.2 ? 0.,:8: Hb 0 2 Bn 0 8 Cr I0〇
[0036] (2)制备方法：
[0037] ①在氩气气氛中，将各组分原料在1500 °C下熔化，形成浆液；
[0038] ②将浆液在1600°C进行浇筑，冷却至950°C，然后放入保温箱内冷却至室温；
[0039] ③在480 °C进行回火处理，制成所述耐腐蚀金属材料。
[0040] 实施例2 :
[0041] 按照本实施例的金属材料制备方法如下：
[0042] (1)原料组分：
[0043] 双相体不锈钢和铁素体不锈钢：80 金属碳化物 5:0 Si. 1,5 Mil 3.5 m 6.2： Ti 2 4 Zr 2 4 m 0 33 Sn IM
[0044] Cr 18。
[0045] ⑵制备方法：
[0046] ①在氮气气氛中，将各组分原料在2200 °C下熔化，形成浆液；
[0047] ②将浆液在1800°C进行浇筑，冷却至900°C，然后放入保温箱内冷却至室温；
[0048] ③在520