CN1122725C - 新一代抗氧化变形高温合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型高温抗氧化高温合金，按重量百分比，合金的化学成分为：C≤0.07，Si≤0.3，Mn＜0.3，Cr 15-25，W 5-14，Al 1.5-3.2，S＜0.002，P＜0.0025，Ni余。该合金可作为锅炉过热器及其他耐高温结构件的选用材料，最高使用温度达1250℃，它在1250℃时的瞬时拉伸强度和抗氧化性能均优于目前国内锅炉过热器采用的最好的材料1Cr25Ni20Si2在1200℃时的性能，材料具有良好的可焊性及冷热加工性能，可加工成棒材、管材、板材、丝材。
Description
本发明涉及一种抗氧化变形高温合金。
传统高温结构件，如锅炉过热器支撑件等，主要使用耐热钢1Cr25Ni20Si2材料，其最高使用温度不超过1100℃。耐热钢不能在更高温度下使用的原因是，材料的抗氧化性差，强度偏低。本专利研究出一种可在更高温度下使用的高温合金，其特征是：
1.为提高合金的使用温度，必须提高合金的初熔温度。为此，在设计合金时，尽量减少降低合金初熔温度的元素的含量。如B、S、P等。在本发明的合金中不含B。
2.为提高合金的高温强度，并能获得较好的抗氧化性能，本发明的合金以W作为固溶强化元素，避免加大量Mo后在高温出现的灾害性氧化。
3.在设计合金时，考虑到合金的高温抗氧化性能，合金中有17～19％的铬含量。同时，为保证合金在1200～1250℃仍有较好的抗氧化能力，合金中必须加入较多的Al元素。又为保证合金在850℃左右具有较高的塑性，本发明选用的合金Al含量为2.2～3.0％。
本发明合金的成分为：
新研制合金的化学成分(wt％)
| 元素 | C | Si | Mn | Cr | W | Al | Ni | S | P |
| 成分限 | ≤0.07 | ≤0.3 | ＜0.3 | 15-25 | 5-14 | 1.5-3.2 | 余 | ＜0.002 | ＜0.0025 |
二、合金性能
1)拉伸性能
表2给出了新合金(1050℃固溶)和1Cr25Ni20Si2合金不同温度下的拉伸性能结果。显然新合金从室温至高温都比1Cr25Ni20Si2合金的强度高，只是由于合金中含有一定量的Al，合金的700～850℃的中温塑性有一定程度的降低，高温塑性与1Cr25Ni20Si2合金基本相当。
表3 新合金与1Cr25Ni20Si2合金拉伸性能比较
| 温度(℃) | 新合金 | 1Cr25Ni20Si2合金 | ||||||
| σ0.2(MPa) | σb(MPa) | δ％ | Ψ％ | σ0.2(MPa) | σb(MPa) | δ％ | Ψ％ | |
| 室温 | 354.0 | 828.0 | 55.0 | 69.0 | 306.5 | 640.5 | 54.0 | 71.5 |
| 600 | 231.0 | 677.0 | 54.0 | 60.0 | 195.0 | 463.0 | 45.5 | 69.5 |
| 700 | 365.0 | 629.0 | 32.0 | 31.0 | 190.5 | 333.0 | 60.0 | 74.5 |
| 800 | 391.5 | 425.5 | 20.0 | 23.0 | 139.5 | 209.5 | 84.0 | 91.5 |
| 850 | 375.0 | 472.5 | 31.5 | 40.5 | 100.5 | 151.5 | 108.5 | 95.5 |
| 900 | 221.5 | 420.5 | 67.0 | 91.0 | 72.0 | 113.5 | 111.5 | 94.5 |
| 1000 | 110.6 | 85.6 | 65.5 | 93.2 | ||||
| 1100 | 61.1 | 80.6 | 41.3 | 88.4 | ||||
| 1150 | 50.4 | 75.0 | 33.9 | 87.0 | ||||
| 1200 | 39.5 | 68.5 | 27.0 | 79.7 | ||||
| 1250 | 30.9 | 53.6 | ||||||
2)持久性能
表3列出新合金的持久性能结果。
表3合金持久性能
| 温度(℃) | 应力(MPa) | 持久时间(hr) |
| 700 | 444.6362.0343.0394.0245.0 | 1217806682220 |
| 800 | 147.0117.678.458.8 | 762225381170 |
| 900 | 58.849.029.4 | 44469774 |
| 950 | 49.029.414.7 | 163231658 |
3)蠕变性能
合金的蠕变性能如图1所示。
4)抗氧化性能
新研制合金和1Cr25Ni20Si2合金高温抗氧化性能如图2所示。结果表明新研制合金在1250℃的抗氧化性优于1Cr25Ni20Si2合金在1200℃的性能。
5)物理性能
(1)合金比重
新合金的室温密度为8.598g·cm-3。
(2)热膨胀性能表5合金的热膨胀温度 相对伸长量ΔL/L0 平均线膨胀系数α(℃) (×10-3) (×10-6/℃)100 1.071 12.3200 2.402 12.9300 3.796 13.2400 5.253 13.6500 6.775 13.9600 8.362 14.3700 10.016 14.6800 11.738 14.9900 13.529 15.3970 14.824 15.51000 15.390 15.6(3)合金的比热和热导率
表6合金比热和热导率温度 热扩散率 比热 热导率(℃) (cm2.s-1) (J.g-1.℃-1) (W.cm-1.℃-1)200 0.0303 0.474 0.124300 0.0344 0.483 0.143400 0.0381 0.497 0.163500 0.0414 0.517 0.184600 0.0444 0.543 0.207700 0.0471 0.574 0.233800 0.0497 0.612 0.262900 0.0522 0.655 0.2941000 0.0545 0.704 0.3301100 0.0569 0.758 0.371(4)合金的弹性模量
表7合金的弹性模量温度 弹性模量 切变模量 泊松比(℃) (GPa) (Gpa) (μ)14 220.5 84.3 0.308100 218.5 83.5 0.308
200 215.0 82.1 0.309
300 209.5 79.8 0.313
400 203.5 77.2 0.318
500 196.5 74.5 0.319
600 190.0 71.5 0.329
700 183.5 68.6 0.334
800 176.0 65.7 0.339
900 168.0 62.5 0.344
1000 161.0 59.7 0.348
合金加工技术
1.合金采用真空感应冶炼+真空自耗的双联熔炼工艺(10kg小锭可以只用真空感应冶炼工艺)。并采用我们发明的纯净化冶炼技术，使合金的含量降至10ppm以下，S含量降至20ppm以下，从而使得合金获得良好的塑性和冷热加工性能。
2.合金的管材采用旋压和冷轧加工工艺。丝材采用冷拔工艺完成。为使合金保持良好的塑性，合金在冷加工过程中必须适时固溶处理，消除加工硬化。
Claims (1)
1.一种新一代抗氧化变形高温合金，其特征是按重量百分比，合金的化学成分为：C≤0.07，Si≤0.3，Mn＜0.3，Cr 15-25，W 5-14，Al 1.5-3.2，S＜0.002，P＜0.0025，Ni余。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN1360076A CN1360076A (zh) | 2002-07-24 |
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ID=4596171
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| CN110629074B (zh) * | 2019-09-25 | 2021-07-30 | 西安欧中材料科技有限公司 | 一种抗氧化镍基高温合金粉末及其制备方法 |
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2000
- 2000-12-21 CN CN 00134338 patent/CN1122725C/zh not_active Expired - Lifetime
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