[发明专利]耐高温氧化镍基合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍基合金，更具体地说，涉及耐高温氧化镍基合金。

背景技术

在镍基合金中，耐高温、耐腐蚀以及同时耐高温腐蚀合金作为镍基合金的三大主要应用领域通常采用不同的成分设计机理，因此造成其制造方法也随之有所区别。对于主要耐高温介质的镍基合金来说，适用于石化、冶金等装备中温度≦1200℃的高温炉部件及燃烧室一般均采用沉淀强化型高温合金，合金中含有不同含量的Cr、Al、Ti、Nb、W等形成γ等强化相以提高高温持久蠕变性能的元素。但这类合金的主要问题有高温氧化性能差，使用温度低不超过1100℃，造成使用寿命降低，同时，该类合金由于一般含较高含量的强化元素在制造过程中需采用真空炉冶炼，其特点是批次小，成材率低。另一类应用于高温介质的典型镍基合金为固容强化镍基合金，典型品种包括Incoloy 800H等，其成分特点为仅含有一定量的Al、Ti、Cr等耐氧化元素，但其含量较低Al+Ti 1.2wt％(重量百分比)，因此其使用温度一般都在800℃以下。另外，在工业生产中，有很多装备长期在1200℃以上温度中运行，例如工业退火炉，其服役特点是使用温度高、生产批量大、工作时间长、更换部件困难等，因此对材料的高温氧化性能、高温持久蠕变等提出了很高的要求，同时，该类部件体积较大造成需要的材料如钢板的尺寸较大，因此对冶炼锭型等也势必提出了较高的要求，如采用如上的镍基合金在实际生产中也将造成困难。

除了以上叙述的常规耐高温镍基合金品种外，现有技术存在5种类似使用温度在1200℃以上的耐高温镍基合金(不含含钴及粉末镍基合金)，其成分设计如图1所示。

从图1可以看出，该类合金成分设计的普遍思路为添加有一定含量的稀土元素，用于提高材料的高温性能，同时，合金设计中另一主要方面为添加有较高含量的Al(或Ti)，Al+Ti在wt4％以上，同时添加一定量的Cr提高合金的抗氧化能力。

综上所述，现有的耐高温环境镍基合金一般使用温度均在1100℃以下，使用温度在1200℃以上的高温合金一般含有较高含量的合金元素，在特钢企业批量生产的电弧炉精炼冶炼条件下无法生产，同时，工业装备的发展使很多部件需要更高的服役温度，另外，工业装备大型化的趋势也对耐高温材料的尺寸也提出了较高的要求，对于含高含量强化元素的合金的冶炼带来了较大的难度。

发明内容

针对现有技术中存在的常用的耐热镍基合金存在材料的耐高温性能达不到使用温度条件，以及常用的耐热镍基合金性能不佳等问题，本发明的目的是提供耐高温氧化镍基合金。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐高温氧化镍基合金，其各个成分的重量百分比为：C：≤0.1％、Cr：15～30％、Al：1.0～2.5％、Ti：0.01～1.0％、Si：≤0.3％、Mn：≤0.5％、Mg：0.01～0.05％、B：0.002～0.03％、Zr：0.01～0.15％、N：0.01～0.02％、P≤0.010％、S≤0.010％，其中，P+S≤0.015％，其余为Ni和不可避免的杂质组成。

根据本发明的一实施例，其各个成分的具体重量百分比为：C：0.02％、Si：0.1％、Mn：0.2％、Cr：15％、Al：1.0％、Ti：1.0％、B：0.03％、Zr：0.10％、P：0.01％、S：0.002％、N：0.01％、Mg：0.05％，其余为Ni和不可避免的杂质组成。

根据本发明的一实施例，其各个成分的具体重量百分比为：C：0.1％、Si：0.2％、Mn：0.2％、Cr：20％、Al：2.0％、Ti：0.3％、B：0.02％、Zr：0.10％、P：0.008％、S：0.01％、N：0.015％、Mg：0.03％，其余为Ni和不可避免的杂质组成。

根据本发明的一实施例，其各个成分的具体重量百分比为：C：0.05％、Si：0.3％、Mn：0.5％、Cr：25％、Al：2.5％、Ti：0.2％、B：0.003％、Zr：0.03％、P：0.008％、S：0.005％、N：0.02％、Mg：0.01％，其余为Ni和不可避免的杂质组成。

根据本发明的一实施例，其各个成分的具体重量百分比为：C：0.02％、Si：0.3％、Mn：0.4％、Cr：22％、Al：2.3％、Ti：0.2％、B：0.002％、Zr：0.02％、P：0.005％、S：0.002％、N：0.018％、Mg：0.02％，其余为Ni和不可避免的杂质组成。