[发明专利]一种高铝、钛变形高温合金的制备工艺

说明书

一种高铝、钛变形高温合金的制备工艺，按质量百分比包括C：0.05～0.08％，Cr：20～24％，Co：10～15％，Mn：≤0.5％，Si：≤0.3％，Nb：0.3～0.6％，W：≤5.0％，Ti：1.5～3.5％，Al：1.5～3.5％，N：≤0.03％，B：≤0.003％，Zr：≤0.03％，Re：≤0.1％，余量为Ni；在最高不超过0.3Pa的真空度下对预配的合金炉料进行冶炼；在Ni3Al析出温度以上70‑120℃温度范围内进行变形量达70％的开坯锻造；在γ’析出温度以上120‑160℃进行变形量达80％的高温轧制。本发明的工艺成本低廉，合金在750℃以上具有优异的高温力学性能。

技术领域

本发明属于材料及材料制备领域，具体涉及一种高铝、钛变形高温合金的制备工艺，可满足火电厂过/再热器、主蒸汽管道、集箱；化工厂制氢转化炉、乙烯裂解炉等高温低应力环境下服役的关键部件对材料的使用性能要求。

背景技术

高温合金因其具有优异的高温强度、抗腐蚀/氧化等性能而受到广泛关注，并被应用于能源电力、航空航天、石油化工等诸多领域。根据部件的服役工况及其对性能的需求，高温合金主要可分为铸造高温合金与变形高温合金。其中，通过采用不同的冶炼工艺参数，可以获得多晶、定向及单晶等三种铸造高温合金。由于晶界在高温下强度性能较低，因此多晶铸造高温合金与其余两种相比强度较低。与铸造高温合金相比，变形高温合金一般皆为多晶，并且为保障其加工性，合金的强化元素含量往往较低，也进一步限制了变形高温合金的高温性能。

近年来，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。目前的研究结果普遍认为，材料的服役性能是制约火电机组蒸汽参数提高的最主要原因，而高性能低成本的变形高温合金是锅炉关键部件的首选材料。因此，开发低成本、高性能且易加工的新型变形高温合金将是燃煤电厂发展的重要课题之一。

作为高温合金中强化相γ’相的主要形成元素，Al、Ti含量的增加将对材料强度性能的提升带来显著影响。同时，Al、Ti等元素均未非贵金属元素，其在合金中大量添加有利于改善材料的性价比。然而，Al、Ti等元素活性较高，其加入合金后将造成钢液流动性降低，最终导致合金冶炼性能急剧恶化。此外，Al、Ti元素含量提高的同时，也将导致合金热加工窗口缩小，对其加工性能带来不利影响。目前，高Al、Ti含量高温合金一般以铸造高温合金为主，并且为避免元素烧损等问题一般采用真空感应熔炼、电渣重熔及真空自耗的三重熔炼工艺，极大的增加了合金的冶炼制备难度及成本。而与单晶、定向高温合金在航空航天中的应用工况相比，火电领域中高温合金的使用服役载荷明显较低，因此其对合金冶炼工艺、杂质含量等因素的要求也相对较低。因此，开发出一种高Al、Ti含量高温合金的冶炼及变形加工工艺将对其在高温低应力环境下的推广应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提出一种高铝、钛变形高温合金的制备工艺。

为了实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高铝、钛变形高温合金的制备工艺，包括以下步骤：

(1)电弧熔炼：按质量百分比计，取C：0.05～0.08％，Cr：20～24％，Co：10～15％，Mn：≤0.5％，Si：≤0.3％，Nb：0.3～0.6％，W：≤5.0％，Ti：1.5～3.5％，Al：1.5～3.5％，N：≤0.03％，B：≤0.003％，Zr：≤0.03％，Re：≤0.1％，余量为Ni；其中，4.0％≤Al+Ti≤5.5％；

真空下待Cr、Co、Ni、W、Nb、Si与Mn熔化后冶炼，然后氩气保护下加入Al、Ti、B、Zr、C、N与Re，得到铸锭；

(2)锻压开坯：将合金在γ’析出温度以上70-120℃进行开坯锻造，每道次变形量为10-20％，最终总变形量不低于70％；