CN101981218A - 具有长使用寿命和低热态电阻变化的铁铬铝合金 - Google Patents

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Abstract

具有长使用寿命和低热态电阻变化的铁铬铝合金，其含有(以质量％计)：Al 4.5-6.5％，Cr 16-24％，W 1.0-4.0％，Si 0.05-0.7％，Mn 0.001-0.5％，Y 0.02-0.1％，Zr 0.02-0.1％，Hf 0.02-0.1％，C0.003-0.030％，N 0.002-0.03％，S最多0.01％，Cu最多0.5％，余量的铁和常规的熔炼造成的杂质。

Description

具有长使用寿命和低热态电阻变化的铁铬铝合金
本发明涉及具有长使用寿命和低热态电阻变化的熔融冶金制备的铁铬铝合金。
铁铬铝钨合金用于制备电加热元件和催化剂载体。这种材料形成致密的、牢固附着的氧化铝层，该氧化铝层保护所述材料在高温(例如最高至1400℃)下免于损坏。这种保护作用通过添加范围为0.01-0.3％的所谓的反应性元素，例如Ca、Ce、La、Y、Zr、Hf、Ti、Nb、W而得到改善，所述元素改善氧化物层的附着性和/或减少层生长，例如在“Ralf Bürgel，Handbuch der HochtemperaturWerkstofftechnik，Vieweg Verlag，Braunschweig 1998”中自274页所描述的那样。
所述的氧化铝层保护金属材料免于快速氧化。在这种情况下，氧化铝层自行生长，尽管非常缓慢。这种生长在材料的铝含量消耗的情况下发生。如果不再有铝存在，则其它氧化物(氧化铬和氧化铁)生长，材料的金属含量很快被消耗，并且材料由于破坏性腐蚀而失效。直至失效的时间被定义为使用寿命。铝含量的提高延长了使用寿命。
在说明书以及权利要求书中的所有的浓度数据中，％表示以质量％计。
WO02/20197A1使得一种铁素体不锈钢合金为人所知，其尤其用作加热元件。所述合金由粉末冶金制造的Fe-Cr-Al合金构成，其包含低于0.02％的C、≤0.5％的Si、≤0.2％的Mn、10.0-40.0％的Cr、≤0.6％的Ni、≤0.01％的Cu、2.0-10.0％的A1、一种或多种元素，该元素选自反应性元素，如Sc、Y、La、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta，含量为0.1-1.0％、余量的铁和不可避免的杂质。
在DE 199 28 842 A1中描述了一种合金，其含有16-22％的Cr、6-10％的Al、0.02-1.0％的Si、最多0.5％的Mn、0.02-0.1％的Hf、0.02-0.1％的Y、0.001-0.01％的Mg、最多0.02％的Ti、最多0.03％的Zr、最多0.02％的SE、最多0.1％的Sr、最多0.1％的Ca、最多0.5％的Cu、最多0.1％的V、最多0.1％的Ta、最多0.1％的Nb、最多0.03％的C、最多0.01％的N、最多0.01％的B、余量的铁以及熔炼造成的杂质，所述合金用作废气催化剂的载体薄膜，用作工业窑炉构造和煤气燃烧器中的导热体以及构件。
EP 0 387 670B1中描述了一种合金，其含有(以重量％计)20-25％的Cr、5-8％的Al、0.03-0.08％的钇、0.004-0.008％氮，0.020-0.040％的碳、以及大约相同份额的0.035-0.07％的Ti和0.035-0.07％的锆、和最多0.01％的磷、最多0.01％的镁、最多0.5％的锰、最多0.005％的硫、余量的铁，其中Ti和Zr的含量总和是C和N以及熔炼造成的杂质含量的百分比总和的1.75-3.5％倍。Ti和Zr可以完全或部分被铪和/或钽或钒替代。
EP 0 290 719 B1中描述了一种合金，其含有(以质量％计)12-30％的Cr、3.5-8％的Al、0.008-0.10％的碳、最多0.8％的硅、0.10-0.4％的锰、最多0.035％的磷、最多0.020％的硫、0.1-1.0％的钼、最多1％的镍和下列添加物：0.010-1.0％的锆、0.003-0.3％的钛和0.003-0.3％的氮、钙+镁为0.005-0.05％、以及0.003-0.80％的稀土金属、0.5％的铌、余量的铁和常见的伴生元素，所述合金例如作为金属线用于电加热炉的加热元件和作为结构材料用于热负荷部件以及作为薄膜用于制备催化剂载体。
US 4,277,374中描述了一种合金，其含有(以重量％计)最高至26％的铬、1-8％的铝、0.02-2％的铪、最高至0.3％的钇、最高至0.1％的碳、最高至2％的硅、余量的铁，铬的优选范围为12-22％和铝的优选范围为3-6％，所述合金作为薄膜用于制造催化剂载体。
由US-A 4,414,023已知一种钢，其含有(以重量％计)8.0-25.0％的Cr、3.0-8.0％的Al、0.002-0.06％的稀土金属、最多4.0％的Si、0.06-1.0％的Mn、0.035-0.07％的Ti、0.035-0.07％的Zr，包括不可避免的杂质。
DE 10 2005 016 722 A1公开了一种长使用寿命的铁铬铝合金，其含有(以质量％)4-8％Al和16-24％Cr并添加有0.05-1％的Si、0.001-0.5％的Mn、0.02-0.2％的Y、0.1-0.3％的Zr和/或0.02-0.2％的Hf、0.003-0.05％的C、0.0002-0.05％的Mg、0.0002-0.05％的Ca、最多0.04％的N、最多0.04％的P、最多0.01％的S、最多0.5％的Cu和常规的熔炼造成的杂质、余量的铁。
在I.Gurrappa，S.Weinbruch，D.Naumenko，W.J.Quadakkers，Materials and Corrosions 51(2000)，第224至235页的文章中描述了铁铬铝合金的使用寿命的详解模型。在该文章中描述了一种模型，铁铬铝合金的使用寿命应取决于铝含量和试样形状，其中在公式中还没有考虑可能的剥落(铝贫化模型)。
t B = [ 4.4 × 10 - 3 × ( C o - C B ) × ρ * f k ] 1 n 其中
Figure BPA00001232364600032
tB＝使用寿命，定义为直至出现不同于氧化铝的氧化物的时间
Co＝氧化开始时的铝浓度
CB＝不同于氧化铝的氧化物出现时的铝浓度
ρ＝金属合金的比密度
k＝氧化速度常数
n＝氧化速度指数
考虑到剥落的情况下，对于长度和宽度无限的厚度为d(f≈d)的平面试样，得到下面的公式：
t B = 4.4 × 10 - 3 × ( C o - C B ) × ρ × d × k - 1 n × ( Δm * ) 1 n 2
其中Δm*是开始剥落的临界重量变化。
这两个公式均表明，随着铝含量的减少和大的表面积与体积的比例(或者小的试样厚度)，使用寿命降低。
当在某些应用中必须使用尺寸范围为约20μm至约300μm的薄型薄膜时，这是重要的。
由薄型薄膜(例如宽度在一毫米至数毫米范围内时厚度为约20至300μm)构成的导热体以大的表面积与体积比例为特征。这在想要达到快速的加热和冷却时间时是有利的，例如对玻璃陶瓷烹调区域中所使用的导热体所要求的那样，从而可以确保快速加热并且达到与煤气炉类似的快速升温。但是，大的表面积与体积的比例同时也对导热体的使用寿命不利。
使用合金作为导热体时还要注意热态电阻的行为。在导热体上通常施加恒定电压。如果电阻在加热元件的使用寿命进程中恒定，则该加热元件的电流和功率也不变化。
但是由于上述铝不断消耗的过程，情况不是这样。由于铝的消耗，材料的比电阻降低。但是这以如下方式发生：从金属基体除去原子，即截面缩小，这导致电阻增加(还参见Harald Pfeifer，Hans Thomas，Zunderfeste Legierungen，Springer Verlag，Berlin/
Figure BPA00001232364600041
Heidelberg/1963第111页)。因此，由于氧化物层生长时的应力以及由在加热和冷却导热体时金属和氧化物不同的膨胀系数造成的应力，出现另外的应力，该应力可能导致薄膜变形并由此造成的尺寸变化(还参见H.Echsler，H.Hattendorf，L.Singheiser，W.J.Quadakkers，Oxidation behaviour of Fe-Cr-Al alloys during resistance andfurnace heating，Materials and Corrosion 57(2006)115-121)。视尺寸变化与比电阻变化的共同作用而定，可能造成随使用时间进程导热体的热态电阻的增加或降低。导热体被加热和冷却得越频繁，也就是周期越快速且越短暂，尺寸变化越严重。在该过程中，使薄膜变形为钟表玻璃形状。这还破坏了所述薄膜，以至于在非常短暂和快速的周期的情况下对薄膜而言，这成为另外的重要的视周期和温度而定有时甚至是决定性的失效机制。
对于由铁铬铝合金制成的金属线，通常观察到热态电阻随着时间而增加(Harald Pfeifer，Hans Thomas，Zunderfeste Legierungen，Springer Verlag，Berlin/
Figure BPA00001232364600042
/Heidelberg/1963第112页)(图1)，对于由铁铬铝合金制成的薄膜形式的导热体，通常观察到热态电阻随时间而减少(图2)。
如果热态电阻Rw随着时间进程而增加，则在由所述合金制成的加热元件上保持恒定电压时，功率P降低，其通过P＝U*I＝U2/Rw来计算。随着加热元件功率的降低，加热元件的温度也随之降低。导热体和由此加热元件的使用寿命延长。然而，对于加热元件而言通常存在功率下限，使得该效应不能任意用于延长使用寿命。与此相反，如果热态电阻Rw随着时间流逝而降低，则在加热元件上保持恒定电压时功率P升高。但是随着功率的升高，温度也随之升高并由此缩短了导热体或加热元件的使用寿命。因此，取决于时间的热态电阻的偏差应大致保持在零周围狭窄限定的范围内。
热态电阻的使用寿命和行为可以例如在加速的使用寿命试验中测量。这类试验例如在Harald Pfeifer，Hans Thomas，ZunderfesteLegierungen，Springer Verlag，Berlin//Heidelberg/1963第113页上有所描述。所述试验以120秒的通断周期，在恒定温度下对成形为螺旋线的直径为0.4mm的金属线进行。作为测试温度建议温度为1200℃或1050℃。但是因为在这种情况下特别涉及薄型薄膜的行为，将所述试验做了如下改变：
将50μm厚和6mm宽的薄膜条带张紧在两条电流引线之间，并且通过施加电压来加热至1050℃。加热至1050℃分别进行15秒，随后切断供电5秒。在使用寿命结束时，所述薄膜由于剩余的横截面熔断而失效。在使用寿命试验期间利用高温计自动测量温度并由程序控制视需要校正至额定温度。
采用燃烧持续时间作为使用寿命的标准。燃烧持续时间或燃烧时间是试样被加热的时间之和。燃烧持续时间在此是直至试样失效的时间，燃烧时间是试验过程中经过的时间。在所有下列图和表中，燃烧持续时间或者燃烧时间作为相对值以基于参考试样的燃烧持续时间的％给出，并且称为相对燃烧持续时间或者相对燃烧时间。
由上述现有技术已知，微量添加Y、Zr、Ti、Hf、Ce、La、Nb、V等强烈影响了FeCrAl合金的使用寿命。
市场对产品提出了更高的要求，所述产品需要合金具有更长的使用寿命和更高的使用温度。
本发明的目的在于，提供一种用于具体应用范围的铁铬铝合金，其具有比迄今为止所用的铁铬铝合金更长的使用寿命，同时在所规定的应用温度下随着时间流逝的热态电阻变化低。此外，该合金设计用于具体的使用场合，在这些场合中，施以短暂而快速的周期并同时要求特别长的使用寿命。
该目的通过具有长使用寿命和低热态电阻变化的铁铬铝合金得以实现，该合金含有：
Al      4.5-6.5％
Cr      16-24％
W       1.0-4.0％
Si      0.05-0.7％
Mn      0.001-0.5％
Y       0.02-0.1％
Zr      0.02-0.1％
Hf      0.02-0.1％
C       0.003-0.030％
N       0.002-0.030％
S       最多0.01％
Cu      最多0.5％
余量的铁和常规的熔炼造成的杂质。
本发明主题的有利的改进方案可以在从属权利要求中获得。
可以将所述合金有利地与0.0001-0.05％的Mg、0.0001-0.03％的Ca和0.010-0.030％的P熔炼，以便能够在薄膜中调节出最佳的材料特性。
进一步有利的是，当合金满足下述关系式(公式1)：
I＝-0.015+0.065*Y+0.030*Hf+0.095*Zr+0.090*Ti-0.065*C＜0，
其中，I反映材料的内部氧化，以及
其中Y、Hf、Zr、Ti、C是以质量％计的合金元素的浓度。
元素Y根据需要可以全部或部分地被Sc和/或La和/或Cer元素中的至少一种替代，其中部分取代的范围可考虑0.02-0.1％。
元素Hf根据需要同样可以全部或部分地被Sc和/或Ti和/或Cer元素中的至少一种替代，其中部分取代的范围可考虑0.01-0.1％。
有利地可以将含有最多0.005％的S的合金进行熔炼。
有利地所述合金可以在熔炼后最多含有0.010％的O。
优选的铁铬铝合金通过下面的组成来表征：
Al        4.8-6.2％        4.9-5.8％
Cr        18-23％          19-22％
W         1.0-3％          1.5-2.5％
Si        0.05-0.5％       0.05-0.5％
Mn        0.005-0.5％      0.005-0.5％
Y         0.03-0.1％       0.03-0.09％
Zr        0.02-0.08％      0.02-0.08％
Hf        0.02-0.08％      0.02-0.08％
C         0.003-0.020％    0.003-0.020％
Mg        0.0001-0.05％    0.0001-0.05％
Ca        0.0001-0.03％    0.0001-0.03％
P         0.002-0.030％    0.002-0.030
S         最多0.01％       最多0.01％
N         最多0.03％       最多0.03％
O         最多0.01％       最多0.01％
Cu        最多0.5％        最多0.5％
Ni        最多0.5％        最多0.5％
Mo        最多0.1％        最多0.1％
Fe        余量             余量
根据本发明的合金优选用于用作加热元件，尤其用于可电加热的加热元件的薄膜。
尤其有利的是，当本发明的合金用于厚度范围为0.02-0.03mm，尤其是20-200μm，或者20-100μm的薄膜。
还有利的是，所述合金作为用于烹调区域，尤其是玻璃陶瓷烹调区域的薄膜-导热体的用途。
此外，同样也可考虑所述合金以载体薄膜的形式用于可加热的金属废气催化剂的用途，以及所述合金以薄膜形式用于燃料电池。
在以下实施例中对本发明的细节和优点进行更详细的阐释。
表1描述了特有的工业熔炼的铁铬铝合金T1-T6、特有的实验室熔体L1-L7、A1-A5、V1-V17和根据本发明的合金E1。
在实验室熔炼的合金中，由浇铸成锭的材料通过热成型和冷成型以及合适的中间退火制备50μm厚的薄膜。将该薄膜切割成约6mm宽的条带。
在工业熔炼的合金中，由工业生产经由铸锭或连续铸造以及带有视需要而定的中间退火的热成型和冷成型，得到带厚为50μm的样品，并切割成约6mm宽。
在该薄膜条带上对薄膜进行前述的导热体试验。
图1示出了根据相应于现有技术的金属线的导热体试验得出的热态电阻的曲线的示例性示意图。
图2示例性地对于装料T6示出了根据对于铁铬铝合金(AluchromY)的薄膜的导热体试验得出的热态电阻曲线，该合金的组成如下：
Cr       20.7％
Al       5.2％
Si       0.15％
Mn       0.22％
Y        0.04％
Zr       0.04％
Ti       0.04％
C        0.043％
N        0.006％
S        0.001％
Cu       0.03％
图3示出了在25％的相对燃烧时间之后根据表1的A4的内部氧化(I)。
电阻基于测量开始时的起始值来表示。热态电阻显示出降低。与其他曲线的末尾相反，在试样接近熔断时，热态电阻显著升高(图1中从约100％的相对燃烧时间开始)。以下将试验开始(或者在刚开始形成接触电阻之后)直至开始陡然上升的热态电阻比例与起始值1.0的最大偏差称为Aw。
该材料(Aluchrom Y)典型地具有约100％的相对燃烧持续时间以及约-1至-3％的Aw，如表3中的实施例T4-T6所示。
使用寿命试验结果可以从表2中获得。表2中分别给出的相对燃烧持续时间由至少3个试样的平均值得出。另外，记录对于每批装料特定的Aw。T4-T6是铁铬铝合金AluchromY的3批装料，其组成为约20％的铬、约5.2％的铝、约0.03％的碳以及添加分别为约0.05％的Y、Zr和Ti。它们达到91％(T4)-124％(T6)的相对燃烧持续时间以及Aw为-1至-3％的出色的值。
此外，表2中记录了材料Aluchrom YHf的装料T1-T3，其含有19-22％的Cr，5.5-6.5％的铝、最多0.5％的Mn、最多0.5％的Si、最多0.05％的碳，且添加最多0.10％的Y、最多0.07％的Zr和最多0.1％的Hf。该材料可以例如用作催化剂载体的薄膜，但是还用作导热体。如果对装料T1-T3实施针对薄膜的上述导热体试验，则可以观察到明显升高的使用寿命(燃烧持续时间)，T1为188％、T2为152％以及T3为189％。T1的使用寿命高于T2，这可以用铝含量从5.6提高到5.9％来解释。T1显示Aw为-5％以及T2为-8％。特别是-8％的Aw太高，且根据本发明导致构件温度明显升高，这抵消了这种材料的较长使用寿命，即总的来说没有带来优点。表1和2显示装料T3如T1和T2那样含有铁铬铝合金，该铁铬铝合金具有20.1％的Cr、6.0％的铝、0.12％的Mn、0.33％的Si、0.008％的碳以及附加物0.05％的Y、0.04％的Zr和0.03％的Hf。但与Ll和L2不同，其含有非常低的仅为0.008％的碳含量。
目前的目的在于，提高使用寿命，使其超过T3所达到的189％的水平，并与此同时使Aw达到约1％至3％。
为此，对实验室装料L1-L7、A1-A5、V1-V17以及本发明E1进行如上所述的熔炼和测试。
使用寿命比T3更长的实验室装料Al为262％、A3为212％、A4为268％以及A5为237％、V9为224％、V10为271％以及本发明的E 1达到最高值323％。
同样良好的合金A1、A3、A4、A5和V9已描述于DE 10 2005 016722 A1。但它们显示Aw＞2，这导致在用于加热元件时随时间流逝功率出现不允许的大幅下降。
此外，不期望的是，合金倾向于增强的内部氧化(I)(图3)。这在使用寿命的进程中导致导热体增强的易碎性，这在加热元件中是不期望的。
这可以被避免，如果合金满足以下关系式(公式1)：
I＝-0.015+0.065*Y+0.030*Hf+0.095*Zr+0.090*Ti-0.065*C＜0，
其中，I是内部氧化的值。
参照表2：合金T1-T6、V8、V11-V13和本发明的E1的I均0并显示无内部氧化。A1-A5、V9、V10的I大于0并显示增强的内部氧化。
E1表示一种合金，如根据本发明可用于厚度为20μm-0.300mm的应用范围内的薄膜的那种。
根据本发明的合金E1除了所要求的明显更高的使用寿命323％外，具有非常有利的热态电阻行为，平均Aw为-1.3％，满足I＜0。
令人惊奇地，它通过添加W＜4％，优选＜3％显示出长的使用寿命。钨虽然导致增强的氧化，但此处所添加的量不损害使用寿命。因此钨的最高含量限定在4％。
钨强化所述合金。这在周期性变形中有助于形状稳定性，并由此有助于Aw处于-3-1％的范围内。因此下限应当不低于1％。
同样适用于钨的也适用于Mo和Co。
最低含量为0.02％的Y是必要的，以便获得Y增加耐氧化性的效果。出于经济上的原因，上限定为0.1％。
最低含量为0.02％的Zr是必要的，以便获得良好的使用寿命和低的Aw。出于成本原因，上限定为0.1％的Zr。
最低含量为0.02％的Hf是必要的，以便获得Hf增加耐氧化性的效果。出于经济上的原因，上限定为0.1％的Hf。
碳含量应低于0.030％，以便得到低的Aw值。碳含量应大于0.003％，从而确保良好的可加工性。
氮含量应最多为0.03％，以便避免对可加工性带来负面影响的氮化物的形成。氮含量应大于0.003％，从而确保合金良好的可加工性。
磷含量应小于0.030％，因为该界面活性元素影响耐氧化性。P含量优选≥0.002％。
硫含量应保持尽可能低，因为该界面活性元素损害耐氧化性。因此确定S最多为0.01％。
氧含量应保持尽可能小，因为否则与氧亲合的元素如Y、Zr、Hf、Ti等主要以氧化物的形式键合。该与氧亲合的元素对耐氧化性的正面影响尤其通过以下方式而受到损害：以氧化物形式键合的与氧亲合的元素在材料中分布非常不均匀，并在材料中无法到处以需要的规模可供使用。因此确定0最多为0.01％。
16-24质量％的铬含量对使用寿命没有决定性影响，如在J.
Figure BPA00001232364600111
Materials and Corrosion 51(2000)，第373-385页所揭示的。然而，一定的铬含量是必要的，因为铬促进特别稳定和保护性的α-Al2O3层的形成。因此下限设为16％。铬含量＞24％使得合金的可加工性变差。
铝含量为4.5％是得到具有足够长使用寿命的合金的必要的最低值。Al含量＞6.5％不再提高薄膜导热体的使用寿命。
根据J.
Figure BPA00001232364600112
Materials and Corrosion 51(2000)，第373-385页，硅的添加通过改善覆盖层的附着性而提高使用寿命。因此至少0.05重量％的硅含量是必要的。过高的硅含量使合金的可加工性变差。因此上限为0.7％。
0.001％的最低Mn含量对于改善可加工性是必要的。锰被限定至0.5％，因为这种元素降低耐氧化性。
铜被限定为最多0.5％，因为这种元素降低耐氧化性。这同样适用于镍。
镁和钙的含量设定在0.0001-0.05重量％，或者0.0001-0.03重量％的扩展范围内。
B被限定为最多0.003％，因为这种元素降低耐氧化性。
表1  所检测的合金的组成
  装料   Cr   Mn   Si   Al   Y   Zr   Hf   Ti   Nb   W   Mg
  T1   152891   20.0   0.18   0.25   5.9   0.05   0.05   0.04   ＜0.01   ＜0.01   -   0.009
  T2   55735   20.3   0.20   0.28   5.6   0.06   0.05   0.03   0.01   ＜0.01   -   0.007
  T3   153190   20.1   0.12   0.33   6.0   0.05   0.04   0.03   ＜0.01   0.01   0.04   0.008
  T4   58860   20.9   0.21   0.13   51   0.04   0.06   ＜0.01   0.05   ＜0.01   ＜0.01   0.009
  T5   59651   20.8   0.26   0.17   5.1   0.05   0.05   ＜0.01   0.05   ＜0.01   0.02   0.010
  T6   153275   20.7   0.22   0.15   5.2   0.04   0.04   ＜0.01   0.04   ＜0.01   0.02   0.010
  L1   649   20.3   0.28   0.35   5.7   0.03   0.05   ＜0.01   ＜0.01   -   -   0.0004
  L2   717   20.8   0.24   0.34   4.9   0.04   0.06   ＜0.01   0.05   -   -   0.0003
  L3   711   19.8   0.26   0.34   5.7   0.06   ＜0.01   0.01   ＜0.01   -   -   0.0008
  L4   712   19.3   0.25   0.33   5.5   0.03   0.05   ＜0.01   ＜0.01   -   -   0.0005
  L5   718   20.2   0.24   0.35   5.3   0.05   0.02   ＜0.01   ＜0.01   -   -   0.0006
  L6   713   19.8   0.25   0.36   5.3   0.05   ＜0.01   0.04   ＜0.01   -   -   0.0013
  L7   714   20.2   0.25   0.35   5.4   0.04   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   -   -   0.0003
  A1   767   19.6   0.25   0.35   5.7   0.05   0.21   0.03   ＜0.01   -   -   0.0009
  A2   768   21.1   0.25   0.61   5.3   0.02   0.20   ＜0.01   0.10   -   -   0.0005
  A3   1001   20.4   0.25   0.19   5.3   0.05   0.21   ＜0.01   ＜0.01   0.01   ＜0.01   0.0005
  A4   1003   20.3   0.24   0.2   5.4   0.07   0.22   0.06   ＜0.01   0.02   ＜0.01   0.0005
  A5   1004   20.8   0.24   0.19   5.2   0.05   0.17   0.05   ＜0.01   0.01   ＜0.01   0.0005
  V1   715   20.4   0.25   0.59   5.6   0.04   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   -   0.0003
  V2   719   19.5   0.26   0.35   5.7   0.06   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   -   0.0007
  V3   754   20.5   0.24   0.03   5.2   0.01   0.05   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   -   0.0010
  V4   755   20.5   0.24   0.13   5.2   0.03   0.05   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   -   0.0010
  V5   760   20.6   0.24   0.13   5.2   0.08   0.05   ＜0.01   0.06   0.01   -   0.0018
  V6   760   20.6   0.24   0.13   5.2   0.08   0.05   ＜0.01   0.06   0.01   -   0.0013
  V7   1048   20.7   0.21   0.20   5.3   0.04   0.06   0.03   ＜0.01   ＜0.01   -   0.0006
  V8   1049   20.4   0.25   0.31   5.2   0.04   0.05   0.04   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.02   0.0002
  V9   1064   21.2   0.006   0.18   5.2   0.06   0.13   0.04   ＜0.01   0.01   ＜0.01   0.0005
  V10   1121   20.9   0.001   0.20   5.0   0.06   0.06   0.27   ＜0.01   0.01   ＜0.01   0.0010
  V11   1122   20.3   0.31   0.26   4.9   0.10   0.08   0.06   ＜0.01   1.11   0.02   0.0006
  V12   1123   20.4   0.34   0.27   5.0   0.10   0.05   0.04   ＜0.01   1.12   0.02   0.0006
  V13   1124   20.5   0.34   0.03   4.9   0.08   0.08   0.00   ＜0.01   0.16   1.54   0.0004
  V14   1126   21.3   0.34   0.26   4.9   0.09   0.18   0.00   ＜0.01   0.02   0.10   0.0005
  V15   1128   20.6   0.03   0.20   5.0   0.06   0.05   0.21   ＜0.01   0.09   ＜0.01   0.0008
  V16   1129   20.8   0.28   0.25   4.8   0.05   0.09   0.02   0.08   0.02   ＜0.01   0.0004
  V17   1130   20.6   0.32   0.26   4.9   0.05   0.05   0.00   0.11   0.01   1.65   0.0004
  E1   1125   20.6   0.33   0.25   5.0   0.08   0.05   0.04   ＜0.01   0.01   1.97   0.0009
续表1  所检测的合金的组成
  装料   Ca   S   C   N   P   Ni   Mo   Co   Cu   V   B   0
  T1   152891   0.001   0.001   0.028   0.005   0.012   0.17   ＜0.01   0.02   0.02   0.08   0.001
  T2   55735   0.001   0.002   0.037   0.004   0.013   0.15   0.01   0.01   0.07   0.05   ＜0.001
  T3   153190   0.0004   0.002   0.008   0.007   0.011   0.18   ＜0.01   0.02   0.02   0.04   0.001
  T4   58860   0.003   ＜0.001   0.041   0.006   0.012   0.15   0.01   0.02   0.01   0.06   ＜0.001
  T5   59651   0.0005   ＜0.001   0.037   0.006   0.012   0.19   0.01   0.02   0.02   0.07   ＜0.001
  T6   153275   0.0016   0.001   0.043   0.006   0.012   0.17   ＜0.01   0.02   0.03   0.05   ＜0.001
  L1   649   0.0002   0.003   0.007   0.005   0.003   0.02   0.01   -   ＜0.01   0.01   -   0.001
  L2   717   0.0002   0.002   0.037   0.002   0.003   -   ＜0.01   -   ＜0.01   0.01   ＜0.001   0.005
  L3   711   0.0003   ＜0.001   0.002   0.002   0.003   0.02   ＜0.01   -   ＜0.01   0.01   -   0.001
  L4   712   0.0002   0.001   0.002   0.004   0.002   ＜0.01   ＜0.01   -   ＜0.01   0.01   -   0.001
  L5   718   0.0003   0.005   0.003   0.003   0.003   -   ＜0.01   -   ＜0.01   0.01   ＜0.001   0.003
  L6   713   0.0005   0.001   0.010   0.005   0.003   0.02   0.01   -   ＜0.01   0.01   -   0.003
  L7   714   0.0002   0.001   0.031   0.005   0.002   0.02   0.01   -   ＜0.01   0.01   -   0.001
  A1   767   0.0004   0.002   0.006   0.002   0.005   -   0.03   -   ＜0.01   0.01   -   0.003
  A2   768   0.0002   0.002   0.020   0.007   0.006   -   0.03   -   ＜0.01   0.01   -   0.002
  A3   1001   0.0002   0.003   0.022   0.003   0.002   0.02   0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.009
  A4   1003   0.0002   0.002   0.018   0.004   0.002   0.04   0.02   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001
  A5   1004   0.0002   0.004   0.016   0.005   0.002   0.02   0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.010
  V1   715   0.0003   0.001   0.003   0.006   0.002   0.02   -   -   ＜0.01   0.01   0.003
  V2   719   0.0003   0.004   0.004   0.002   0.003   -   -   -   ＜0.01   0.01   0.005   0.001
  V3   754   ＜0.002   0.002   0.010   0.018   0.001   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.02   0.01   ＜0.001
  V4   755   ＜0.002   0.003   0.009   0.010   0.002   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.01   ＜0.001   0.009
  V5   760   ＜0.002   0.003   0.017   0.006   0.002   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.01   ＜0.001   0.009
  V6   760   ＜0.002   0.003   0.017   0.006   0.002   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.01   ＜0.001   0.009
  V7   1048   0.0003   0.001   0.016   0.006   0.001   0.03   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.003
  V8   1049   0.0002   0.001   0.023   0.005   ＜0.002   0.01   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.002
  V9   1064   0.0002   0.001   0.019   0.005   ＜0.002   ＜0.01   0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.003
  V10   1121   0.0002   0.002   0.029   0.003   ＜0.002   0.03   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.01
  V11   1122   0.0002   0.002   0.030   0.004   0.002   0.03   0.02   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.004
  V12   1123   0.0002   0.003   0.027   0.003   0.002   0.03   0.03   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   ＜0.002
  V13   1124   0.0002   0.003   0.023   0.004   0.003   0.04   0.02   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.002
  V14   1126   0.0002   0.003   0.033   0.003   0.021   0.01   0.02   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.002
  V15   1128   0.0002   0.002   0.029   0.002   0.002   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.005
  V16   1129   0.0002   0.001   0.029   0.001   0.022   0.01   0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.002
  V17   1130   0.0002   0.001   0.027   0.001   0.006   0.04   0.00   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   ＜0.002
  E1   1125   0.0002   0.003   0.023   0.005   0.004   0.01   ＜0.01   ＜0.01   ＜0.01   0.02   ＜0.001   0.008
表2  所检测的合金的相对燃烧持续时间和Aw以及公式B和I的计算
Figure BPA00001232364600151

Claims (44)

1.具有长使用寿命和低热态电阻变化的铁铬铝合金，其含有(以质量％计)：
Al        4.5-6.5％
Cr        16-24％
W         1.0-4.0％
Si        0.05-0.7％
Mn        0.001-0.5％
Y         0.02-0.1％
Zr        0.02-0.1％
Hf        0.02-0.1％
C         0.003-0.030％
N         0.002-0.03％
S         最多0.01％
Cu        最多0.5％
余量的铁和常规的熔炼造成的杂质。
2.根据权利要求1的合金，其含有4.8-6.2％的Al。
3.根据权利要求1或2的合金，其含有4.9-5.8％的Al。
4.根据权利要求1或2的合金，其含有4.9-5.5％的Al。
5.根据权利要求1-4任一项的合金，其含有18-23％的Cr。
6.根据权利要求1-4任一项的合金，其含有19-22％的Cr。
7.根据权利要求1-6任一项的合金，其含有1.0-3.0％的W。
8.根据权利要求1-6任一项的合金，其含有1.4-2.5％的W。
9.根据权利要求1-8任一项的合金，其添加有0.05-0.5％的Si。
10.根据权利要求1-8任一项的合金，其添加有0.005-0.5％的Mn。
11.根据权利要求1-10任一项的合金，其添加有0.03-0.09％的Y。
12.根据权利要求1-11任一项的合金，其添加有0.02-0.08％的Zr。
13.根据权利要求1-12任一项的合金，其添加有0.02-0.08％的Hf。
14.根据权利要求1-13任一项的合金，其添加有0.003-0.020％的C。
15.根据权利要求1-14任一项的合金，其添加有0.0001-0.05％的Mg、0.0001-0.03％的Ca、0.002-0.030％的P。
16.根据权利要求1-15任一项的合金，其含有0.0001-0.03％的Mg。
17.根据权利要求1-15任一项的合金，其含有0.0001-0.02％的Mg。
18.根据权利要求1-15任一项的合金，其含有0.0002-0.01％的Mg。
19.根据权利要求1-18任一项的合金，其含有0.0001-0.02％的Ca。
20.根据权利要求1-18任一项的合金，其含有0.0002-0.01％的Ca。
21.根据权利要求1-20任一项的合金，其含有0.003-0.025％的P。
22.根据权利要求1-20任一项的合金，其含有0.003-0.022％的P。
23.根据权利要求1-22任一项的合金，其中，W全部或部分地被元素Mo和/或Co中的至少一种替代。
24.根据权利要求1-23任一项的合金，其中，Y全部被元素Sc和/或La和/或Cer中的至少一种替代。
25.根据权利要求1-23任一项的合金，其中，Y部分地被0.02-0.10％的元素Sc和/或La和/或Cer中的至少一种替代。
26.根据权利要求1-25任一项的合金，其中，Y、Hf、Zr、Ti、C满足公式：
I＝-0.015+0.065*Y+0.030*Hf+0.095*Zr+0.090*Ti-0.065*C＜0，
其中
I是内部氧化，以及
Y、Hf、Zr、Ti、C是以质量％计的合金元素的浓度。
27.根据权利要求1-26任一项的合金，其中，Hf和/或Zr部分地被0.01-0.1％的元素Sc和/或La和/或Cer中的至少一种替代。
28.根据权利要求1-27任一项的合金，其中，Hf和/或Zr部分地被0.01-0.1％的元素Ti替代。
29.根据权利要求1-28任一项的合金，其含有最多0.1％的Nb。
30.根据权利要求1-29任一项的合金，其含有最多0.1％的V和最多0.1％的Ta。
31.根据权利要求1-30任一项的合金，其含有最多0.02％的N和最多0.005％的S。
32.根据权利要求1-30任一项的合金，其含有最多0.01％的N和最多0.003％的S。
33.根据权利要求1-32任一项的合金，其含有最多0.01％的O。
34.根据权利要求1-33任一项的合金，其还含有最多0.5％的镍。
35.根据权利要求1-34任一项的合金，其还含有最多0.003％的硼。
36.根据权利要求1-34任一项的合金，其还含有最多0.002％的硼。
37.根据权利要求1-36任一项的合金的用途，用作加热元件的薄膜。
38.根据权利要求1-36任一项的合金的用途，用作可电加热的加热元件中的薄膜。
39.根据权利要求1-36任一项的合金的用途，用作加热元件，尤其是可电加热的加热元件的薄膜，厚度在0.020-0.30mm的尺寸范围内。
40.根据权利要求1-36任一项的合金的用途，用作加热元件，尤其是可电加热的加热元件中的薄膜，厚度为20-200μm。
41.根据权利要求1-36任一项的合金的用途，用作加热元件，尤其可电加热的加热元件中的薄膜，厚度为20-100μm。
42.根据权利要求1-36任一项的合金的用途，用作烹调区域，特别是玻璃陶瓷烹调区域中的导热薄膜。
43.根据权利要求1-36任一项的合金的用途，用作可加热的金属废气催化剂中的载体薄膜。
44.根据权利要求1-36任一项的合金的用途，用作燃料电池中的薄膜。
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