[发明专利]一种可形成复合耐蚀层的变形高温合金及其制备工艺

说明书

一种可形成复合耐蚀层的变形高温合金及其制备工艺，按质量百分比计包括：Cr：16～19％，Co：10～15％，Ti：0.5～1.5％，Al：3.5～4.5％，W：≤0.5％，Mo：≤5.0％，Si：≤0.5％，Mn：≤0.5％，Nb：0.5～1.0％，C：0.04～0.07％，余量为Ni；熔炼后均匀化处理，热轧，最后热处理。本发明的合金室温及850℃拉伸屈服强度分别高于820MPa与520MPa，同时其具有优异的加工性能及组织稳定性，在850℃热暴露期间无有害相析出，且在该温度下经热暴露1350小时后室温及850℃拉伸屈服强度分别高于630MPa与370MPa。

技术领域

本发明属高温合金领域，具体涉及一种可形成复合耐蚀层的变形高温合金及其制备工艺，特别适用于火电先进超超临界机组过/再热器等，以及制氢转化炉、高温气冷堆关键部件等。

背景技术

随着我国用电需求不断增加，能源紧缺及环境污染问题日益凸显，发展高效、节能、环保发电方式的需求越发紧迫。火力发电作为我国长期以来最主要的发电技术，提高机组蒸汽参数被认为是解决上述问题最有效的途径。以往大量实践表明，材料的服役性能是制约锅炉机组蒸汽参数提高的最主要原因，而作为火电机组锅炉中服役工况最严苛的关键部件，过/再热器、主蒸汽管、集箱等对材料的服役性能提出了极高的要求。上述部件在服役期间将承受高温蠕变、热疲劳、氧化及高温烟气腐蚀等多重因素的影响。随着火电机组主蒸汽参数的大幅提高，开发出可以满足高参数机组关键部件使用性能需求的高温合金材料已成为火力发电行业亟待解决的课题。

针对高参数火电机组锅炉关键部件对材料使用性能的需求，目前国外已进行了大量研究，并已开发出一系列新型合金材料，如美国特殊金属公司开发的Inconel740H、美国哈氏公司开发的Haynes282、德国蒂森克虏伯公司开发的CCA617、英国Rolls-Royce公司开发的Nimonic263、日本日立公司开发的FENIX700、日本东芝公司开发的TOS1X、日本三菱公司开发的LTESR700等镍基变形高温合金。而研究表明，材料强度的不断提高往往以牺牲合金加工性能为代价。由于过/再热器、主蒸汽管、集箱等部件多以管材为主，加工制备相对较为复杂，对高温合金的选材提出了新的挑战。例如，高温合金中常见的固溶强化元素W具有明显的宏观偏析倾向，同时析出强化元素Nb易于在晶界形成CrNbN相(Z相)，进而危害和金管材的加工制备性能。因此，选用高温合金作为先进超超临界管材部件时，需要在保障合金高温性能的同时兼顾其加工性能。

为确保材料的制备加工性能，严格控制合金成分中W元素含量以降低材料红硬性及宏观偏析等问题，并采用Mo元素从而达到固溶强化的效果。然而，Mo元素的添加不利于合金的抗煤灰腐蚀性能，因此需要同时保障合金中具备足够的Al、Cr等耐蚀元素含量。然而，单纯的Al₂O₃层在煤灰腐蚀环境下不稳定，因此合金中需保证具有足够的Cr含量，但这也同时将造成Z相在晶界形核等问题。因此，还需合理调整Nb元素添加量，在改善Ni₃Al(γ’)稳定性的同时，避免因其过量添加造成晶界有害相析出并危害合金加工性能。

发明内容

本发明的目的在于开发一种可形成复合耐蚀层的变形高温合金及其制备工艺。

为了实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种可形成复合耐蚀层的变形高温合金，按质量百分数计，包括：Cr：16～19％，Co：10～15％，Ti：0.5～1.5％，Al：3.5～4.5％，W：≤0.5％，Mo：≤5.0％，Si：≤0.5％，Mn：≤0.5％，Nb：0.5～1.0％，C：0.04～0.07％，余量为Ni。

一种可形成复合耐蚀层的变形高温合金的制备工艺，包括以下步骤：