專利名稱：一種鎳基合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎳基合金領(lǐng)域，主要適用于高溫氧化、熔融玻璃腐蝕的環(huán)境中。
玻璃工業(yè)中，玻璃制品系在高溫熔融狀態(tài)下成型，與成型有關(guān)的部件離不開高溫材料。以往多采用耐熱鋼310，鐵鎳基高溫合金Incoloy800以及GH30合金。這些材料在≤1100℃具有較好抗氧化、耐腐蝕性，但滿足不了更高溫度下耐氧化耐腐蝕性的要求，如拉制玻璃管成型端頭長期與熔融玻璃接觸，要求不起皮、不刮料;又如、垂直拉管通氣管長期在1150℃下工作，要求耐氧化、抗蠕變;再如，拉制玻璃纖維漏板在1100～1200℃長期工作，要求耐氧化、耐熔融玻璃沖刷、抗高溫蠕變。能滿足這種特殊要求的材料之一系鉑族貴金屬，由于價格昂貴難于大量應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中，國外專利EP0303957A1和US4063934也是耐高溫抗氧化合金，但其文中已明確使用溫度≤1100℃。因此國內(nèi)外都需要研制出新的合金，以滿足玻璃工業(yè)及其它耐高溫抗氧化材料的要求。
本發(fā)明的目的在于提供一種在1200℃高溫仍具有良好高溫抗氧化性，耐熔融玻璃腐蝕性的新的鎳基合金。
根據(jù)上述要求，本發(fā)明在選取Ni為合金基體的基礎(chǔ)上，加入Cr、RE(稀土)、Cu(或Si)。加入Cr、RE(稀土)主要是改善合金的抗氧化性;加入Cu或Si是為了提高合金的耐熔融玻璃腐蝕性。
本發(fā)明鎳基合金的具體化學(xué)成分(重量%)如下Cr20～35%，Cu(或Si)0.5～1.5%，RE(稀土)0.01～0.3%，C0.01～0.2%，F(xiàn)e＜2%，余為Ni。
RE(稀土)是Ce、Y或混合稀土中任意一種。
本發(fā)明合金中含有0.01～0.3%RE(稀土)，是為了提高合金的抗氧化性。
我國富有大量稀土，而稀土元素又能大大改善合金氧化膜與合金基體粘附性，因此合金中添加Ce或混合稀土或Y能改善合金的抗氧化性，但是添加量和添加方法極為嚴(yán)格，國外專利EP0303957A1認為Y和其它稀土元素改善合金的加工性，但其(重量%)含量≥0.01%不會顯示優(yōu)良性能，因此EP0303957A1合金中含0～0.01%Y或其它稀土。本發(fā)明經(jīng)多次實踐，合金中稀土含有量控制為0.01～0.3%。熱加工時合金中稀土含有量≤0.1%;制備精密鑄件時≤0.3%。稀土含量提高大大優(yōu)化合金的抗氧化性;對于熱加工性不利的影響，通過工藝改進可以成型。
本發(fā)明合金中含有0.5～1.5%Cu或0.5～1.5%Si，是為了提高本發(fā)明合金的耐熔融玻璃腐蝕性。
對比不含Cu合金Ni70Cr30和含Cu合金Ni69Cr30Cul的靜態(tài)熔融玻璃腐蝕性發(fā)現(xiàn)1200℃60小時，Ni70Cr30合金減重為4.4克/米2小時，合金與玻璃液的接觸面上有許多氣泡和麻坑;而Ni69Cr30Cul合金減重僅為2.9克/米2小時，且合金與玻璃液的接觸面上有一明顯的致密保護膜，因此，含有適量的銅，有利于提高耐熔融玻璃腐蝕性。
本發(fā)明合金可采用真空感應(yīng)爐，真空自耗爐，中頻感應(yīng)爐來冶煉，熱加工可采用鍛造、熱軋、熱穿，可冷加工為薄板、帶材、無縫管、絲材等;也可精密鑄造成各種耐熱鑄件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明合金的優(yōu)點如下1、使用溫度高。
前面已敘述玻璃工業(yè)中常用的耐熱鋼310，鐵鎳基高溫合金Incoloy800以及GH30合金，這些材料在≤1100℃溫度具備好的抗氧化，耐腐蝕性。國外專利EP0303957A1和US4063934的使用溫度也≤1100℃。而本發(fā)明合金在1200℃仍具有良好的抗氧化、耐腐蝕性。因此本發(fā)明合金比現(xiàn)有技術(shù)合金的使用溫度提高了100℃，使用溫度提高到1200℃的實際價值已在前面敘述了。
2、抗氧化性增強。
本發(fā)明合金與專利EP0303957A1相比，不含難熔金屬W、Mo、Ta、Nb;不含Hf、Zr;而含稀土元素的量增多，專利EP0303957A1中Y或其它稀土為0～0.01%，本發(fā)明合金含有RE(稀土)0.01～0.3%，稀土含量提高大大優(yōu)化合金抗氧化性;而稀土含量的提高對于熱加工性的不利影響，通過工藝改進可以成型。
本發(fā)明與專利US4063934比較，US4063934不含稀土元素，另含W、Mo、Nb、Fe等元素。
以上EP030957A1與US4063934專利中均含難熔金屬元素，而難熔金屬元素會明顯降低合金的抗氧化性。本發(fā)明考慮此因素不添加難熔金屬，從而使本發(fā)明合金在1200℃仍具有良好的高溫抗氧化性。
本發(fā)明合金與GH30合金比較，通過實驗表明，GH30合金1200℃100小時的平均氧化速率是本發(fā)明合金平均氧化速率的2倍多，因此，本發(fā)明合金的高溫抗氧化性更好。
綜合上述，本發(fā)明合金由于在1200℃仍具有良好抗氧化性，耐熔融玻璃腐蝕，亦具有一定的高溫強度;合金還具有良好熱加工，冷加工、機加工、焊接等工藝性能。因此，本發(fā)明合金使用范圍逐步擴大。
實施例根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)成分范圍，在真空感應(yīng)爐上冶煉3爐合金，3個合金的具體化學(xué)成分如表1。a、上述3爐合金經(jīng)澆注成400公斤錠，熱鍛為φ140×1800m/m棒供機加工用，在1200℃、100小時下的抗氧化性能如表2。b、上述3爐合金鍛坯經(jīng)熱軋、冷軋成板，經(jīng)1180℃×5h空冷熱處理，在1050℃高溫的瞬時拉伸性能如表3。
表1、實施例合金的具體化學(xué)成分(重量%)<
>表2、實施例合金抗氧化腐蝕性能
>表3、實施例合金冷軋板瞬時拉伸性能
<p>從表2中可以看出，本發(fā)明合金1200℃100小時的平均氧化速率為0.2446克/米2小時，而抗氧化合金GH30，1200℃100小時的平均氧化速率為0.5810克/米2小時，顯然，GH30的平均氧化速率是本發(fā)明合金的2.38倍，而前述的二個抗氧化合金專利EP0303957A1和US4063934已明確使用溫度≤1100℃，不能提供出1200℃100小時氧化速率，因其成分中都含有難熔元素，故氧化速率比GH30還要高。
因此本發(fā)明合金是一種1200℃高溫下抗氧化性更加優(yōu)良的合金。
權(quán)利要求
1.一種鎳基合金，其特征在于化學(xué)成分(重量%)為Cr 20～35%，Cu(或Si) 0.5～1.5%，RE(稀土) 0.01～0.3%，C 0.01～0.2%，余為Ni。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基合金，其特征在于Fe＜2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基合金，其特征在于RE(稀土)是Ce、Y或混合稀土中任意一種。
全文摘要
一種鎳基合金，它的化學(xué)成分(重量％)為Cr20～35％，Cu(或Si)0.5～1.5％，RE(稀土)0.01～0.3％，C0.01～0.2％，F(xiàn)e＜2％，余為Ni。本發(fā)明合金在1200℃高溫下仍具有良好的高溫抗氧化性和耐熔融玻璃腐蝕性。適用于玻璃儀器、化工、高溫高壓容器、鑄石、鐵氧體爐、煤的汽化等技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號C22C19/05GK1093120SQ9410256
公開日1994年10月5日 申請日期1994年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月12日
發(fā)明者盧亞軒, 張旭瑤, 劉萬生, 郭秀蘭, 王恩輝, 高景海, 周波, 李殿國, 李小筠 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院