[发明专利]一种提高镍基合金管复合热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍基合金管的热处理领域，尤其涉及一种提高镍基合金管复合热处理方法。

背景技术

超超临界火电机组的发展对材料提出了更高的耐高温腐蚀、抗氧化性和高温力学性能的要求。目前，镍基合金已经被认为是超超临界火电机组用无缝管材最合适的材料之一。

目前，镍基合金的热处理方式通常只有固溶处理或者固溶处理加时效处理。只通过固溶处理无法得到γ'相、M23C6、和M6C析出相，因此，强度和综合力学性能较低。固溶处理加时效处理虽然可以得到理想的析出相，这种热处理方式面临着时效过长，能耗严重的特点。除此之外，固溶处理或者固溶处理加时效处理只能提高镍基合金的力学性能，对于镍基合金在高温状态下的抗氧化性能效果并不显著，使用在超超临界火电机组中时高温腐蚀现象严重，大大缩短了镍基合金管的使用寿命。本发明探索了一种提高镍基合金管复合热处理方法，有效提高了镍基合金管材的耐高温腐蚀、抗氧化性和高温力学性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种综合力学性能好、抗氧化性能高的镍基合金管复合热处理方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种提高镍基合金管复合热处理方法；其特征在于：包括前期热处理和表面处理，所述表面处理为离子Al-B共渗，包括如下步骤：

（1）预处理：对经过前期热处理的镍基合金管在NaOH溶液中清洗，去除镍基合金管表面油污，随后在HF+HNO₃中进行酸洗，以除去表面氧化皮，最后在清水中漂洗干净，并在氮气气氛下对清洗后的镍基合金管进行烘干处理；

（2）涂覆共渗剂：将混合均匀的膏状共渗剂均匀涂覆在预处理后的镍基合金管表面，涂覆厚度为2～4mm，自然干燥或100～200℃进行烘干处理；

（3）离子Al-B共渗：将涂覆有供渗剂的镍基合金管两端封堵，平装入离子氮化炉内的工装支架上，对离子氮化炉进行抽真空，随后通入氢气进行辉光放电，实现离子Al-B共渗；

上述技术方案，所述前期热处理分四个阶段，包括固溶处理、中间处理和两次时效处理；所述固溶处理温度为1150～1250℃，固溶处理时间为1～2h，固溶处理后水雾冷却；中间处理温度为980～1080℃，时间为3～5h，空冷；一次时效处理处理温度为843℃，一次时效处理时间为24h，空冷；二次时效处理处理温度为760℃，二次时效处理时间为16h，空冷。

上述技术方案，所述步骤（2）中的共渗剂包括供硼剂，渗铝剂、活化剂、填充剂及粘结剂，各组分的质量分数分别为：供硼剂25～35%，渗铝剂30～45%，活化剂14～30%，填充剂3～8%，粘结剂5～10%。

上述技术方案，所述供硼剂为B₄C、Na₂B₄O₇、B-Fe中的一种或两种以上混合物。

上述技术方案，所述渗铝剂为单质铝粉、FeAl粉或氧化铝粉中的一种或两种以上的混合物。

上述技术方案，所述活化剂为KBF₄、NaAlF₆、NaF、NH₄Cl或（NH₂）₂CS中的一种或两种以上的混合物。

上述技术方案，所述填充剂为SiC、CaF、ZrO₂中的一种或两种以上的混合物。

上述技术方案，所述粘结剂为纤维素、明胶或水玻璃中的一种或两种以上的混合物。

上述技术方案，所述步骤（3）中离子Al-B共渗温度为550～750℃，共渗时间为2～6h，渗层厚度为6～54μm。

上述技术方案，所述步骤（3）中离子Al-B共渗温度为650℃，共渗时间为4h，渗层厚度为30μm。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

（1）本发明前期热处理可获得弥散强化的显著效果，使镍基合金管具有良好的力学性能；采用离子轰击实现Al-B共渗，不仅可使镍基合金管表面热处理加热温度比传统高温炉内复合渗大幅降低，且渗速比传统的电解法或高温料浆法显著提高；特别是采用本发明方法可有效提高镍基合金管抗高温蠕变、抗腐蚀等性能，从而大幅度提高镍基合金管的使用寿命。

（2）本发明采用比传统镍基合金较高的固溶处理温度，从而可缩短固溶处理时间，缩短工艺周期，提高加工效率；且较高温度的固溶处理还可获得优良的固溶效果，对后续时效提供良好的基础，达到弥散强化的显著效果；