[发明专利]一种高晶界强度镍基合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金技术，特别涉及一种高晶界强度镍基合金及其制备方法。

背景技术

镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。由于其具有较高的高温力学性能、优良的抗氧化性能及耐腐蚀性能等优点，广泛应用在航空航天、油气开发、石油化工、化工工程、电力工业、环保工程、汽车工业、海洋工程、电子工业、电加热、热处理、焊接等方面。

在超超临界锅炉中，提高火电机组锅炉蒸汽参数(温度和压力)，可以有效提高超超临界火电机组的热效率和降低排放。当蒸汽温度提高到700℃以上，机组的许多部件将只能采用高温合金。目前，国内外普遍对采用镍基合金作为超超临界锅炉的高温部件进行了研究。

由于超超临界锅炉高温高压的使用环境，对镍基合金提出了更高的高温力学性能要求和高温条件下的耐蚀性要求。而现有的镍基合金由于晶界强度低，因此各方面性能还达不到超超临界锅炉高温部件的要求。

我国资源紧张，能源匮乏，减少金属成形加工工序，节约能源，降低劳动强度和生产成本，提高材料利用率，具有显著的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种晶界高温强度高、热强性好，并具有优良高温耐蚀性的新型镍基合金。

实现本发明目的的技术方案是：一种高晶界强度镍基合金；所述镍基合金化学成分按重量百分比为：铬（Cr）：20～25%，铜（Cu）：0.2～0.7%，碳（C）:0.01～0.2%，钼（Mo）：8.0～10.0%，钴（Co）：10～15%，铝（Al）：0.5～1.5%，钛（Ti）：0.2～0.6%，硼（B）：0.01～0.02%，钨（W）：0.01～0.3%，钽（Ta）：0.01-0.3%，稀土：0.02～0.6%，余量为镍（Ni）及其它不可避免的微量杂质元素。

上述技术方案，所述稀土为铼（Re）、钇（Y）、铈（Ce）、钕（Nd）和镝（Dy）中的一种稀土或多种稀土混合物，所述稀土或稀土混合物含量为0.05～0.2%。

上述技术方案，所述稀土为一种所述稀土单质的氧化物或多种稀土单质的氧化物的混合物；所述稀土氧化物或多种稀土氧化物混合物的含量为0.08～0.5%。

上述技术方案，所述微量杂质为不大于0.012的磷（P）和不大于0.008的硫（S）。

上述技术方案，所述铬（Cr）的含量（wt.%）为21～23%。

上述技术方案，所述铜（Cu）的含量（wt.%）为0.3～0.5%。

上述技术方案，所述钼（Mo）的含量（wt.%）为9%，所述钴（Co）的含量（wt.%）为11～13%。

上述技术方案，所述铝（Al）的含量（wt.%）为0.8～1.2%，所述钛（Ti）的含量（wt.%）为0.3～0.5%，所述硼（B）的含量（wt.%）为0.01～0.02%，所述钨（W）的含量（wt.%）为0.08～0.2%。

一种高晶界强度镍基合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）原料准备：配备合适重量的Inconel617主料，少量Re、B、Ta、W用作成分调整；使产品的化学成分按重量百分比为，铬（Cr）：20～25%，铜（Cu）：0.2～0.7%，碳（C）:0.01～0.2%，钼（Mo）：8.0～10.0%，钴（Co）：10～15%，铝（Al）：0.5～1.5%，钛（Ti）：0.2～0.6%，硼（B）：0.01～0.02%，钨（W）：0.01～0.3%，钽（Ta）：0.01～0.3%，稀土：0.02～0.6%，余量为镍（Ni）；

2）将高熔点的Cr、Mo、Ta、W料先放入坩埚底部，然后加入Inconel617炉料，再依次加入剩余的原料，并覆盖上除渣剂，在真空电弧炉内进行冶炼，冶炼后常压下向钢液中吹氧脱碳，同时加入氢气或氮气降低CO分压以去碳保铬；精炼期温度控制在1660±10℃，保温15～25min，期间调整成分使其符合要求；随后调整合金溶液温度准备浇注，浇注温度为1610±10℃，过滤浇注。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：