[发明专利]一种高温熔盐环境用双金属复合板材

说明书

本发明公开了一种高温熔盐环境用双金属复合板材，由作为基层的不锈钢板与作为复层的纯镍板复合而成，所述不锈钢板的碳含量在0.04～1.00%范围，所述纯镍板的镍含量大于99.0%。相比现有技术，本发明为高温熔盐环境下的金属结构材料提供了一种极其经济的解决方案，相对于采用纯Hastelloy N和Inconel 617合金，成本可降低75%；与此同时，本发明可在保持高温结构强度、高温耐熔盐腐蚀性等参数满足安全性需求的前提下，大幅提高高温熔盐环境设备的使用温度，可由现有的500‑600℃提高到800℃以上，本发明技术方案的实施可望大幅提高熔盐储能效率和发电效率，具有重大的技术和经济价值。

技术领域

本发明涉及金属复合材料，尤其涉及一种高温熔盐环境用双金属复合板材。

背景技术

熔盐是一种低成本、长寿命、传热储热性能好的高温、高热通量和低运行压力的传热储热介质。采用熔盐作为核反应堆、储能技术、光热发电的传热和储热工质，可显著提高发电、储能系统的热效率、系统的可靠性和经济性。

第四代核反应堆-熔盐堆因其具有安全性高及高效等优点，成为了未来核电领域的重要发展方向。该反应堆运行温度为600℃～700℃，采用腐蚀性强的熔盐作为冷却剂，因此要求堆结构材料必须具有优异的抗高温熔盐腐蚀特性。要满足熔盐堆苛刻的工况使用要求，目前只能采用一类特殊的镍基高温合金—耐熔盐腐蚀镍钼铬合金，例如美国橡树岭实验室开发的Hastelloy N合金和我国科研单位开发的GH3535合金。

光热发电(CSP)作为光伏发电另外一种有效的太阳能发电形式，近年来已成为能源圈的新宠。2016年9月14日，中国国家能源局网站发布《国家能源局关于建设太阳能热发电示范项目的通知》，确定第一批太阳能热发电示范项目共 20个，其中熔盐工质的项目占一半。采用熔盐工质可以提高设备运行温度，对于提高CSP发电效率非常重要。分别储存1kWhel和1kWhth的能量时，锂离子电池储电成本约为熔盐储热成本的33倍。其成本优势推动了熔盐储能的发展。

新一代熔盐工质储热换热技术的发展一个主要方向是工质温度更高，甚至达到800-1000℃，这样熔盐对金属材料的腐蚀更加严重，超高温储换技术对材料提出了更高的要求，目前除了昂贵的镍基合金别无选择，面临着如下两大难题：

(1)随着熔盐技术的发展逐渐由中温的硝酸盐向更高的氟盐、氯盐、碳酸盐发展，进而对金属结构材料提出更高要求，即对金属材料提出了更加耐熔盐腐蚀、更加耐高温的要求。

(2)若选用Hastelloy N或者Inconel 617等昂贵镍合金，则大幅降低整套系统的经济性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的不足，提供一种高温熔盐环境用双金属复合板材，其在熔盐工况下的工作温度可达825℃，且安全可靠性更高，实现成本更低廉。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种高温熔盐环境用双金属复合板材，由作为基层的不锈钢板与作为复层的纯镍板复合而成，所述不锈钢板的碳含量在0.04～1.00％范围，所述纯镍板的镍含量大于99.0％。

优选地，所述高温熔盐环境用双金属复合板材使用真空热轧复合法制备得到。

进一步优选地，所述真空热轧复合法的工艺过程具体如下：

步骤1、对基层和复层进行表面处理；

步骤2、按照基层-复层-止焊剂-复层-基层的方式进行组坯、封焊并对坯体的板间间隙抽真空；

步骤3、先将坯体以不高于40℃/h的速率升温至800℃～900℃并保温30～60min，然后继续以不高于40℃/h的速率加热到1180℃～1220℃并保温40～120min，最后将坯体热轧至目标尺寸并进行空冷，热轧过程中的终轧温度不低于800℃；