CN109023150A - 电热合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电热合金及其制备方法，所述电热合金包括：Cr，Ni，Al组分，以及稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质；其中所述电热合金中Al组分的质量含量不低于15％；所述稀有金属添加剂为稀有难熔金属，稀有分散金属，和/或，稀土金属。本发明的电热合金和镍铬合金相比，减少了镍元素的含量，用部分铁元素替代，降低了生产成本；将铝元素通过多次熔炼使合金表面形成氧化膜，增强了合金抗氧化性的同时，保持了合金优良的机械加工性能。

Description

电热合金及其制备方法
技术领域
本发明属于合金及其制备技术领域，尤其是涉及一种电热合金及其制备方法。
背景技术
电热合金广泛应用于电热元件等多种行业，随着对防热材料和防热结构的要求越来越高，所需材料需要承受的温度也越来越高，对高温合金的抗高温氧化能力和耐腐蚀性提出了更高的要求，一方面，由于镍铬合金中镍含量高导致价格昂贵，产品应用领域受到了限制；另一方面，铁铬铝合金中随着铝元素的增加会使材料机械加工性能变差，铝元素的含量在合金中的质量比偏低，不能达到很好的抗氧化效果。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电热合金及其制备方法，降低了成本的同时，增强了合金材料的抗氧化效果。
本发明提供的一种电热合金，包括Cr，Ni，Al组分，以及稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质；其中所述电热合金中Al组分的质量含量不低于15％；所述稀有金属添加剂为稀有难熔金属，稀有分散金属，和/或，稀土金属。
进一步的，所述电热合金所含化学元素的质量百分数如下：Cr：15％-20％；Ni：15％-25％；Al：15％-25％；Mn≤0.5％；C≤0.05％；Si≤1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质。
优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：Cr：15％-20％；Ni：20％-22％；Al：18％-22％；Mn≤0.5％；C≤0.05％；Si≤1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质。
优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：Cr：18％-19％；Ni：20％-22％；Al：18％-22％；Mn≤0.5％；C≤0.05％；Si≤1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质。
优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：Cr：18.5％；Ni：21％；Al：20％；Mn≤0.5％；C≤0.05％；Si≤1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质。
进一步地，所述稀有金属添加剂由钛、钇、锆组成。
进一步地，所述稀有金属添加剂的质量百分数不超过3％。
进一步地，所述不可避免的杂质质量百分数不超过0.05％。
另一方面，本发明还提供了一种上述高铝含量镍铬铁电热合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔炼；
(2)除渣；
(3)结锭；
(4)覆膜。
进一步地，在步骤(1)中，按照上述原料配比(铝粉取用二分之一)，置于感应炉中，温度控制在1900-2300℃熔炼；
在步骤(2)中，将步骤(1)得到的钢水中加入造渣材料，造渣后去除渣料；
在步骤(3)中，将步骤(2)得到的钢水浇铸成合金锭；
在步骤(4)中，将步骤(3)得到的合金锭包埋在剩余的二分之一铝粉中，放入真空感应炉中熔炼，温度控制在2000-2200℃，熔炼时间为40-60min，然后迅速冷却至800-1200℃，再恒温烧结40-60min后冷却。
本发明一个实施方式的方法具体包括如下步骤：
在步骤(1)中，按照上述原料配比(铝粉取用二分之一)，置于感应炉中，温度控制在2050℃熔炼；
在步骤(2)中，将步骤(1)得到的钢水中加入造渣材料，造渣后去除渣料；
在步骤(3)中，将步骤(2)得到的钢水浇铸成合金锭；
在步骤(4)中，将步骤(3)得到的合金锭包埋在剩余的二分之一铝粉中，放入真空感应炉中熔炼，温度控制在2050℃，熔炼时间为55min，然后迅速冷却至950℃，再恒温烧结55min后冷却。
与现有技术相比，减少镍铬合金中镍元素的含量，用部分铁元素替代，降低了生产成本；另外，将铝元素通过多次熔炼使合金表面形成氧化膜，增强了合金抗氧化性的同时，保持了合金优良的机械加工性能。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
一种电热合金的制备方法，其所含化学元素的质量百分数如下：Cr：15％；Ni：15％；Al：15％；Mn：0.5％；C：0.05％；Si：1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质；所述稀有金属添加剂由钛、钇、锆组成；所述稀有金属添加剂的质量百分数为3％；所述不可避免的杂质质量百分数为0.05％。包括如下步骤：(1)熔炼；按照上述原料配比(铝粉取用二分之一)，置于感应炉中，温度控制在1900℃熔炼；(2)除渣：将步骤(1)得到的钢水中加入造渣材料，造渣后去除渣料；(3)结锭：将步骤(2)得到的钢水浇铸成合金锭；(4)覆膜：将步骤(3)得到的合金锭包埋在剩余的二分之一铝粉中，放入真空感应炉中熔炼，温度控制在2000℃，熔炼时间为40min，然后迅速冷却至800℃，再恒温烧结40min后冷却。
实施例2
一种电热合金的制备方法，其所含化学元素的质量百分数如下：Cr：20％；Ni：25％；Al：25％；Mn：0.5％；C：0.05％；Si：1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质；所述稀有金属添加剂由钛、钇、锆组成；所述稀有金属添加剂的质量百分数为3％；所述不可避免的杂质质量百分数不超过0.05％；包括如下步骤：(1)熔炼：按照上述原料配比，铝粉取用二分之一，置于感应炉中，温度控制在2300℃熔炼；(2)除渣：将步骤(1)得到的钢水中加入造渣材料，造渣后去除渣料；(3)结锭：将步骤(2)得到的钢水浇铸成合金锭；(4)覆膜：将步骤(3)得到的合金锭包埋在剩余的二分之一铝粉中，放入真空感应炉中熔炼，温度控制在2200℃，熔炼时间为60min，然后迅速冷却至1200℃，再恒温烧结60min后冷却。
实施例3
一种电热合金的制备方法，其所含化学元素的质量百分数如下：其所含化学元素的质量百分数如下：Cr：18.5％；Ni：21％；Al：20％；Mn：0.5％；C：0.05％；Si：1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质；所述稀有金属添加剂由钛、钇、锆组成；所述稀有金属添加剂的质量百分数为3％；所述不可避免的杂质质量百分数为0.05％。包括如下步骤：(1)熔炼；按照上述原料配比(铝粉取用二分之一)，置于感应炉中，温度控制在2050℃熔炼；(2)除渣；将步骤(1)得到的钢水中加入造渣材料，造渣后去除渣料；(3)结锭；将步骤(2)得到的钢水浇铸成合金锭；(4)覆膜；将步骤(3)得到的合金锭包埋在剩余的二分之一铝粉中，放入真空感应炉中熔炼，温度控制在2050℃，熔炼时间为55min，然后迅速冷却至950℃，再恒温烧结55min后冷却。
取上述实施例1-3的产品经过冷却所得合金样品进行性能测试，测试结果如下表所示。
表1合金样品进行性能测试结果
由表1测试数据和结果可知，本发明提供的高铝含量镍铬铁电热合金抗氧化性能优异，耐腐蚀性能好，最高工作温度也比较高，而现有Cr20Ni35合计的最高工作温度不超过1100℃，其符合电热合金材料相关要求。与现有镍铬铁电热合金相比，从本发明的上述实施例中得到的高铝含量镍铬铁电热合金，减少了镍铬合金中镍元素的含量，用部分铁元素替代，从而降低了生产成本；另外，将铝元素通过多次熔炼使合金表面形成氧化膜，增强了合金抗氧化性的同时，保持了合金优良的机械加工性能。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种电热合金，包括：
Cr，Ni，Al组分，以及，
稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质；其中，
所述电热合金中Al组分的质量含量不低于15％；
所述稀有金属添加剂为稀有难熔金属，稀有分散金属，和/或，稀土金属。
2.根据权利要求1所述的电热合金，所述电热合金所含化学元素的质量百分数：Cr：15％-20％；Ni：15％-25％；Al：15％-25％；Mn≤0.5％；C≤0.05％；Si≤1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的电热合金，其特征在于，所述电热合金所含化学元素的质量百分数如下：Cr：18％-19％；Ni：20％-22％；Al：18％-22％；Mn≤0.5％；C≤0.05％；Si≤1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述的电热合金，其特征在于，所述电热合金所含化学元素的质量百分数如下：Cr：18.5％；Ni：21％；Al：20％；Mn≤0.5％；C≤0.05％；Si≤1％；其余为稀有金属添加剂、铁及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电热合金，其特征在于，所述稀有金属添加剂由钛、钇、锆组成。
6.根据权利要求5所述的电热合金，其特征在于，所述稀有金属添加剂的质量百分数不超过3％。
7.根据权利要求5所述的电热合金，其特征在于，所述不可避免的杂质的质量百分数不超过0.05％。
8.如权利要求1-5之一所述电热合金的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
S1熔炼；以及
S2除渣；
S3结锭；
S4覆膜。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，按照上述原料配比提取原料并混合，其中铝粉先取用二分之一，置于感应炉中，温度控制在1900-2300℃熔炼；
在步骤(2)中，将步骤(1)得到的钢水中加入造渣材料，造渣后去除渣料；
在步骤(3)中，将步骤(2)得到的钢水浇铸成合金锭；
在步骤(4)中，将步骤(3)得到的合金锭包埋在剩余的二分之一铝粉中，放入真空感应炉中熔炼，温度控制在2000-2200℃，熔炼时间为40-60min，然后迅速冷却至800-1200℃，再恒温烧结40-60min后冷却。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，按照上述原料配比提取原料并混合，其中铝粉先取用二分之一，置于感应炉中，温度为2050℃熔炼；
在步骤(2)中，将步骤(1)得到的钢水中加入造渣材料，造渣后去除渣料；
在步骤(3)中，将步骤(2)得到的钢水浇铸成合金锭；
在步骤(4)中，将步骤(3)得到的合金锭包埋在剩余的二分之一铝粉中，放入真空感应炉中熔炼，温度控制在2050℃，熔炼时间为55min，然后迅速冷却至950℃，再恒温烧结55min后冷却。
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