CN104087860B - 一种高电阻率复合材料的制备方法 - Google Patents
一种高电阻率复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104087860B CN104087860B CN201410301900.XA CN201410301900A CN104087860B CN 104087860 B CN104087860 B CN 104087860B CN 201410301900 A CN201410301900 A CN 201410301900A CN 104087860 B CN104087860 B CN 104087860B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- additive
- oxide
- ferroaluminium
- composite
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 23
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 claims abstract description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 8
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 210000000080 chela (arthropods) Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 claims description 3
- 238000004033 diameter control Methods 0.000 claims description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 abstract description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 abstract description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000002305 electric material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000008202 granule composition Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种电热材料，特别是一种高电阻率复合材料及其制备方法。所述复合材料由锗、硅、锆、钛、硼、铈、镍、铬作为添加剂加入到铁铝合金中经冶炼制备而成，添加剂由氧化物组成，所述复合材料的室温电阻率达2.5Ωmm2/m。所述制备方法包括：制备添加剂、熔化铁铝合金、将添加剂熔入合金液中、均匀化退火、热轧盘条、多道次拉拔和中间退火等工艺。本发明制备的复合材料成品具有较高的电阻率，克服了现有技术中的不足，具有良好的工业应用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及一种电热材料，特别是一种高电阻率复合材料及其制备方法。
背景技术：
目前，工业上大规模使用的电热材料主要是电热合金，主要有镍铬合金、镍铬铁合金和铁铬铝合金三个系列。工业上用于1300℃以下的电热元件主要采用镍铬合金和铁铬铝合金。镍铬合金价格昂贵，在温度大于1000℃时，抗氧化性显著降低。铁铬铝合金含碳量较高，合金元素单一，在高温使用时，内部晶粒长大，晶界上网状析出物容易引起脆断，严重影响工业使用。现有技术公开了一种新型高电阻电热合金材料(CN1155590A)，其合金配方为Fe-(24-32)Al-(0.01-0.2)Ce-(1-6)a，a为Cr和Mn中的一种或两种；Fe-(24-32)Al-(0.01-0.2)Ce(或B)-(0.01-0.3)Zr-(1-6)a-(0.1-2)b，a为Cr和Mn中的一种或两种，b为W、Mo、Nb中的一种或几种。上述合金的电阻率、抗高温氧化性优于镍铬合金和铁铬铝合金，但其性能仍存在进一步提升的空间。本发明首次将氧化物颗粒添加到铁铝合金基体中制备出高电阻率复合材料，克服了现有技术中的不足，具有广泛的工业应用前景。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高电阻率复合材料及其制备方法。
一种高电阻率复合材料，其特征在于，所述复合材料由锗、硅、锆、钛、硼、铈、镍、铬作为添加剂加入到铁铝合金中经冶炼制备而成，所述复合材料的室温电阻率达2.5Ωmm2/m，所述添加剂的质量配比为：氧化锗15-20％、二氧化硅30-45％、氧化锆5-10％、硼化钛1-5％、氧化铈1-5％、氧化镍10-15％，余量为氧化铬；所述铁铝合金与添加剂的质量配比为100∶5～10；所述铁铝合金组成为：铝25-28％、铁72-75％。
所述添加剂的质量配比优选为：氧化锗16％、二氧化硅40％、氧化锆8％、硼化钛4％、氧化铈3％、氧化镍11％，余量为氧化铬。
所述铁铝合金与添加剂的质量配比优选为100∶7，所述铁铝合金组成优选为：铝27％、铁73％。
一种高电阻率复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)制备添加剂，按照氧化锗15-20％、二氧化硅30-45％、氧化锆5-10％、硼化钛1-5％、氧化铈1-5％、氧化镍10-15％，余量为氧化铬的质量配比进行称量，将上述氧化物混合后研磨6-12h，平均粒径控制在0.1-0.5mm；
(2)熔化铁铝合金，在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于5min，所述铁铝合金组成为：铝25-28％、铁72-75％；
(3)使用加料钳将研磨好的添加剂加入合金液中，在1700℃条件下沸腾10min，静置后浇铸成铸锭，所述铁铝合金与添加剂的质量配比为100∶5～10；
(4)均匀化退火：将铸锭放入真空热处理炉内，在真空度1×10-3Pa、温度950℃下保温36小时后随炉冷却；
(5)热轧盘条：将均匀化退火后的试样进行热轧盘条，热轧温度：1100℃-1200℃，开轧温度：1150℃，终轧温度：1100℃，每道次变形量≤10％；
(6)将热轧盘条后的坯件进行多道次拉拔、中间退火、拉拔、中间退火、拉拔，其中间退火温度为850℃-900℃，时间为90-120min，油淬，每道次变形量≤10％；
(7)漂洗后在光亮退火炉中退火，退火温度900℃，最终得到符合规格的高电阻率复合材料成品。
本发明制备的高电阻率复合材料成品由Fe3Al高温合金基体和弥散分布的多种氧化物颗粒组成，基于硅和锗特殊的原子结构和核外电子分布，二氧化硅和氧化锗能够有效的提高复合材料的电阻率；氧化铈能够提高各种元素在基体中的分散能力，避免出现颗粒集聚；以硼化钛的形式引入硼元素能够为液态合金提供形核基础，有效的细化晶粒，改善微观组织；氧化镍能够促进添加剂粉末与合金液的交融，避免添加剂的漂浮和沉淀；氧化锆和氧化铬分布在基体中可以有效的提高材料成品的抗高温氧化性。本发明制备工艺中的均匀化退火、热轧盘条，以及后序的多道次拉拔、中间退火、拉拔、中间退火、拉拔工艺有效的改善复合材料的微观结构，对提高复合材料成品的整体性能具有重要作用，试验测试表明，按照本发明制备方法获得的复合材料成品的室温电阻率高达2.5Ωmm2/m。
具体实施方式：
下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。
(1)制备添加剂，按照氧化锗16％、二氧化硅40％、氧化锆8％、硼化钛4％、氧化铈3％、氧化镍11％，余量为氧化铬的质量配比进行称量，将上述氧化物混合后研磨10h，平均粒径控制在0.1-0.5mm；
(2)熔化铁铝合金，在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于5min，所述铁铝合金组成优选为：铝27％、铁73％；
(3)使用加料钳将研磨好的添加剂加入合金液中，在1700℃条件下沸腾10min，静置后浇铸成铸锭，所述铁铝合金与添加剂的质量配比优选为100∶7；
(4)均匀化退火：将铸锭放入真空热处理炉内，在真空度1×10-3Pa、温度950℃下保温36小时后随炉冷却；
(5)热轧盘条：将均匀化退火后的试样进行热轧盘条，热轧温度：1100℃-1200℃，开轧温度：1150℃，终轧温度：1100℃，每道次变形量≤10％；
(6)将热轧盘条后的坯件进行多道次拉拔、中间退火、拉拔、中间退火、拉拔，其中间退火温度为880℃，时间为100min，油淬，每道次变形量≤10％；
(7)漂洗后在光亮退火炉中退火，退火温度900℃，最终得到符合规格的高电阻率复合材料成品。
本发明实施例制备的复合材料由锗、硅、锆、钛、硼、铈、镍、铬作为添加剂加入到铁铝合金中经冶炼制备而成，所述复合材料的室温电阻率达2.58Ωmm2/m，克服了现有技术中的不足，具有较广的工业应用前景。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种高电阻率复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料由氧化锗、二氧化硅、氧化锆、硼化钛、氧化铈、氧化镍和氧化铬共同作为添加剂加入到铁铝合金中经冶炼制备而成，所述复合材料的室温电阻率达2.5Ωmm2/m，所述添加剂的质量配比为：氧化锗15-20％、二氧化硅30-45％、氧化锆5-10％、硼化钛1-5％、氧化铈1-5％、氧化镍10-15％，余量为氧化铬；所述铁铝合金与添加剂的质量配比为100∶5～10；所述铁铝合金组成为：铝25-28％、铁72-75％；
所述制备方法包括：(1)制备添加剂，按照所述的添加剂质量配比进行称量，将上述氧化物混合后研磨6-12h，平均粒径控制在0.1-0.5mm；(2)熔化铁铝合金，在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于5min，所述铁铝合金组成为：铝25-28％、铁72-75％；(3)使用加料钳将研磨好的添加剂加入合金液中，在1700℃条件下沸腾10min，静置后浇铸成铸锭，所述铁铝合金与添加剂的质量配比为100∶5～10；(4)均匀化退火：将铸锭放入真空热处理炉内，在真空度1×10-3Pa、温度950℃下保温36小时后随炉冷却；(5)热轧盘条：将均匀化退火后的试样进行热轧盘条，热轧温度：1100℃-1200℃，开轧温度：1150℃，终轧温度：1100℃，每道次变形量≤10％；(6)将热轧盘条后的坯件进行多道次拉拔、中间退火、拉拔、中间退火、拉拔，其中间退火温度为850℃-900℃，时间为90-120min，油淬，每道次变形量≤10％；(7)漂洗后在光亮退火炉中退火，退火温度900℃，最终得到符合规格的高电阻率复合材料成品。
2.如权利要求1所述的方法，所述添加剂的质量配比为：氧化锗16％、二氧化硅40％、氧化锆8％、硼化钛4％、氧化铈3％、氧化镍11％，余量为氧化铬。
3.如权利要求1所述的方法，所述铁铝合金与添加剂的质量配比为100∶7，所述铁铝合金组成为：铝27％、铁73％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410301900.XA CN104087860B (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 一种高电阻率复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410301900.XA CN104087860B (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 一种高电阻率复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104087860A CN104087860A (zh) | 2014-10-08 |
| CN104087860B true CN104087860B (zh) | 2016-06-15 |
Family
ID=51635614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410301900.XA Expired - Fee Related CN104087860B (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 一种高电阻率复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104087860B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105441655A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-03-30 | 佛山市高明区杨和金属材料专业镇技术创新中心 | 一种金属材料片的压力加工方法 |
| CN107264682A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-10-20 | 成都小柑科技有限公司 | 一种高度可调整的自行车座椅 |
| CN107299286A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-10-27 | 成都小柑科技有限公司 | 一种无机纳米粒子增强铁合金复合材料 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5620651A (en) * | 1994-12-29 | 1997-04-15 | Philip Morris Incorporated | Iron aluminide useful as electrical resistance heating elements |
| US6106643A (en) * | 1997-10-14 | 2000-08-22 | Inco Alloys International, Inc. | Hot working high-chromium alloy |
-
2014
- 2014-06-25 CN CN201410301900.XA patent/CN104087860B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104087860A (zh) | 2014-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103938102B (zh) | 一种铁铬铝系多元高电阻电热合金的制备方法 | |
| CN109576621B (zh) | 一种镍基变形高温合金制件的精确热处理方法 | |
| CN104233003B (zh) | 一种高锰镍铬电阻电热合金及其制备方法 | |
| CN103952594B (zh) | 一种镍铬系多元高电阻电热合金的制备方法 | |
| CN103725972B (zh) | 低碳多元高电阻电热合金及其制备方法 | |
| CN105821250A (zh) | 一种高强度镍基高温合金及其制造方法 | |
| CN104233065B (zh) | 一种碳化硅增强铁铝复合材料及其制备方法 | |
| CN104087860B (zh) | 一种高电阻率复合材料的制备方法 | |
| WO2020078472A1 (zh) | 一种800MPa级热冲压桥壳钢及其制造方法 | |
| CN104878248A (zh) | 高温合金625h及其工艺制作方法 | |
| CN107201465B (zh) | 高硬度铝合金导线 | |
| CN111118348A (zh) | 一种电热合金镍铬丝材的制备方法 | |
| CN103205605A (zh) | 一种抗高温氧化的铸造镍基合金及其制备方法 | |
| CN104087769B (zh) | 一种改善镍基电热合金性能的方法 | |
| CN104087786B (zh) | 一种镍铬电热复合材料及其制备方法 | |
| CN107217174A (zh) | Ni‑Cr基高温合金及其制备与检测方法 | |
| CN103103381A (zh) | 一种弹性合金材料的生产方法 | |
| CN103866182B (zh) | 基于罩式退火处理的700MPa级冷轧高强度钢及薄钢带的低成本制造方法 | |
| CN105132751B (zh) | 一种Ni‑Cr‑Al‑Fe系高温合金材料、其制备方法及应用 | |
| CN107937756A (zh) | Ni‑Cr基沉淀硬化型变形高温合金材料及其制备方法 | |
| CN104233103A (zh) | 一种碳化硅增强铁铬铝电热复合材料及其制备方法 | |
| CN104073734B (zh) | 一种镍铬铁基复合材料的制备方法 | |
| CN104087787B (zh) | 一种碳化硅增强镍铬电热复合材料的制备方法 | |
| CN103725923B (zh) | 一种铝强化的镍基合金及其制备方法 | |
| CN104087768B (zh) | 一种改善镍铬铁电热合金性能的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160615 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |