[发明专利]一种新型高强度耐热合金材料

说明书

技术领域：

本发明公开了一种新型高强度耐热合金材料，具体涉及一种具有较高硬度且具有较高耐热性的合金材料。

背景技术：

合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。

合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。例如，铁磁性合金中的杂质会使合金的性质发生变化。

耐热合金合金又称高温合金，它对于在高温条件下的工业部门和应用技术领域有着重大的意义。一般说，金属材料的熔点越高，其可使用的温度限度越高。这是因为随着温度的升高，金属材料的机械性能显著下降，氧化腐蚀的趋势相应增大，因此，一般的金属材料都只能在500℃～600℃下长期工作。能在高于700℃的高温下工作的金属通称耐热合金。

"耐热"是指其在高温下能保持足够强度和良好的抗氧化性。提高钢铁抗氧化性的途径有两条:一是在钢中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在钢的表面进行Cr、Si、Al合金化处理。它们在氧化性气氛中可很快生成一层致密的氧化膜，并牢固地附在钢的表面，从而有效地阻止氧化的继续进行。二是用各种方法在钢铁表面形成高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等耐高温涂层。

提高钢铁高温强度的方法，从结构、性质的化学观点看，大致有两种主要方法:一是增加钢中原子间在高温下的结合力。研究指出，金属中结合力，即金属键强度大小，主要与原子中未成对的电子数有关。从周期表中看，ⅥB元素金属键在同一周期内最强。因此，在钢中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。二是加入能形成各种碳化物或金属间化合物的元素，以使钢基体强化。由若干过渡金属与碳原子生成的碳化物属于间隙化合物，它们在金属键的基础上，又增加了共价键的成分，因此硬度极大，熔点很高。例如，加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，从而增加了钢铁的高温强度。利用合金方法，除铁基耐热合金外，还可制得镍基、钼基、铌基和钨基耐热合金，它们在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性。其中镍基合金是最优的超耐热金属材料，组织中基体是Ni-Cr-Co的固溶体和Ni3Al金属化合物，但是成本高，降低经济效益。

发明内容：

本发明所解决的技术问题：本发明针对现有技术的不足，提供一种新型的合金材料，其材料原料成本低，制备工艺简单，成品合金具有较高水平的耐热性，其使用温度可达1000℃-1100℃，同时硬度较高，能够满足机械加工需求，具有良好的市场推广市场和较高的市场效益。

本发明提供如下技术方案：

一种新型高强度耐热合金材料，包括0.02-0.05重量份数的钙、0.3-1.1重量份数的铝、1.7-2.5重量份数的锡，0.02-0.08重量份数的钛、2.2-2.5重量份数的锰、1.1-1.5重量份数的镍及50-55重量份数的铁。

优选的，包括0.02-0.04重量份数的钙、0.7-1.1重量份数的铝、1.9-2.5重量份数的锡，0.04-0.07重量份数的钛、2.2-2.4重量份数的锰、1.1-1.3重量份数的镍及50-55重量份数的铁。

优选的，包括0.03-0.05重量份数的钙、0.3-0.9重量份数的铝、1.7-2.0重量份数的锡，0.05-0.08重量份数的钛、2.3-2.5重量份数的锰、1.4-1.5重量份数的镍及50-55重量份数的铁。

优选的，包括0.04-0.05重量份数的钙、0.5-0.9重量份数的铝、1.9-2.0重量份数的锡，0.07-0.08重量份数的钛、2.4-2.5重量份数的锰、1.4-1.5重量份数的镍及52重量份数的铁。

优选的，包括0.05重量份数的钙、0.8-0.9重量份数的铝、1.9重量份数的锡，0.08重量份数的钛、2.4重量份数的锰、1.5重量份数的镍及53重量份数的铁。

更优选的，合金还含有0.07-0.09重量份数的铅。

更优选的，合金还含有0.8-1.0重量份数的钡。

本发明合金采用氩弧炉熔炼法，将各组分混合后利用氩弧炉直接炼制非晶制品。