CN114790525A

CN114790525A - 一种触媒降碳节油器高温合金材料及其制备方法

Info

Publication number: CN114790525A
Application number: CN202210428170.4A
Authority: CN
Inventors: 叶天宝; 杨�嘉; 蔡雨益
Original assignee: Jiangsu Aisute Low Carbon Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Aisute Low Carbon Technology Co ltd
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2022-07-26

Abstract

本发明提供了一种触媒降碳节油器高温合金材料，其特征在于，按照重量百分比计，包括如下组分及含量：镍60‑80%，铬5‑10%，钛1‑5%，余量为稀土元素；所述的稀土元素选自钬、铒、铥、镱、镥元素之一。本发明的高温合金材料适用性好，节油率可到达8~25%，高于市场同类型产品(<4%)，打破节油技术领域现状。项目技术的产业化将同时实现万百万吨级CO2年减排量，每年节省燃油20万吨。本发明高温合金材料可广泛用于车辆（卡车、工程车、轿车等）、重型机械、船舶等柴油、汽油动力系统。

Description

一种触媒降碳节油器高温合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高温合金材料及其制备技术领域，具体涉及一种触媒降碳节油器高温合金材料及其制备方法。

背景技术

据统计，2020年全国机动车四项污染物排放总量为1593.0万吨。其中，一氧化碳（CO）769.7万吨、碳氢化合物（HC）190.2万吨、氮氧化物（NOx）626.3万吨、颗粒物（PM）6.8万吨。此外，非道路移动源排放对空气质量的影响也不容忽视。非道路移动源排放二氧化硫（SO2）16.3万吨，HC 42.5万吨，NOx 478.2万吨，PM 23.7万吨。其中，工程机械、农业机械、船舶、铁路内燃机车、飞机排放的NOx分别占非道路移动源排放总量的31.3%、34.9%、29.9%、2.6%、1.3%。移动源污染已成为我国大中城市空气污染的重要来源，是造成细颗粒物、光化学烟雾污染的重要原因，机动车污染防治的紧迫性日益凸显。

在设备安全问题上，发动机排气系统、燃油系统的喷嘴、燃烧室活塞顶部、火花塞头部以及燃烧室内壁等容易发生积炭。它是由发动机做功时由于温差形成一种混合粘膜，包括水汽、未燃尽成分、粉尘等；久而久之就形成了油泥，甚至形成坚硬的积碳。在积碳的影响下，设备易出现早燃、爆燃、拉缸、气门烧蚀、机油耗量大、汽油耗量大、冷启动困难、加速不良、行驶无力、怠速不稳、发动机报废等一系列安全问题。所以节油器的安装势在必行。

在环境和能源消耗问题上，近年来机动车尾气污染严重、船舶动力系统海洋污染等问题也逐渐凸显，不仅导致能源的浪费，更加速了全球气候变暖，极大地破坏了生态平衡，严重威胁人类身体健康与生命安全。

目前市场上节油技术按原理可划分为流体系统改造、燃油添加剂、油介质活化材料三大类，以下详细介绍：

（1）流体系统改造

根据燃烧理论，空气和燃料按一定化学当量比混合时，燃烧效率最高。配套节油技术的改进主要从油路系统、气路系统以及混合系统开展研究。2013年W.H.Z.研究了油路喷嘴内部空化流动影响；2018年J.G.M.等基于CFD技术研究了汽车燃油输送管道流场；2012年黄泳秋等公开一种旁路空气加热式节油器；2015年，徐杰等发明了一种内燃机的进气系统臭氧发生助燃装置。

上述方式均是对发动机气路或油路内燃机喷嘴位置进行改造，会对发动机的稳定运行产生影响，其安全隐患也非常明显。

（2）燃油添加剂

燃油中含有较多易被氧化的成分，这些不安定组分在燃油的生产、储存、运输和使用中容易与接触的空气和金属在光照等条件下发生反应，生成残渣沉于燃油底部，对燃油自身使用性影响很大，通过添加药剂起到抑制燃油分子沉积以及颗粒物排放的作用。根据用途可以分为抗氧剂、降凝剂、助溶剂和防锈剂等。

化学添加剂不仅存在二次污染，而且很少有实际节油效果，也无清除积炭的作用。在绿色低碳技术背景下，化学燃油添加剂已逐渐淡出市场。

（3）油介质活化材料

通过功能材料的特殊性能作用于油分子，使油分子活化，破坏氢键与环键，使燃烧反应更容易发生。根据材料使用特点，可分为非接触式与接触式。非接触式主要指磁性材料，通过外加磁场，使一定速度运动的电子产生磁矩，进而引发磁力使燃料磁化。接触式主要包含：压电材料—受到压力作用时会在两端面产生电压的介电晶体材料；（红外）热释电材料—具有热释电效应，有自发极化特性；铁电材料—在一定温度范围内，自发极化偶极矩能随外施电场的方向而改变的热释电材料。

然而，市场上常见油介质活化材料多数并无实际节油效果，即使有效果节油率也不足4%，主要是由于材料技术瓶颈导致。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对目前节油材料的局限性，提供一种触媒降碳节油器高温合金材料，解决了燃油粒径大，燃烧热值低，燃烧不充分、污染严重等的问题，可广泛用于车辆（卡车、工程车、轿车等）、重型机械、船舶等柴油、汽油动力系统。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供了一种触媒降碳节油器高温合金材料，按照重量百分比计，包括如下组分及含量：镍60-80%，铬5-10%，钛1-5%，余量为稀土元素；所述的稀土元素选自钬、铒、铥、镱、镥元素之一。

本发明的目的及解决其技术问题还通过采用以下技术方案来实现。

本发明还提供了一种制备触媒降碳节油器高温合金材料的方法，该方法包括以下步骤：

a）按照比例取镍、铬、钛合金粉末混合并搅拌均匀后热处理，然后冷却至室温；

b）将上述得到的混合粉末与稀土元素混合均匀并密封，将密封后的粉末进行放电等离子烧结；

c）将上述得到的产物进行电弧熔炼，得到高温合金材料。

优选地，所述热处理工艺为：在100-150℃下处理30~40min。

优选地，所述放电等离子烧结工艺为：真空或氩气条件下进行，温度为1000-1500℃，轴向压力为80-100KN，保温保压40-60min。

优选地，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为300-350A，熔炼温度为3500-4000℃，往复熔炼2- 5次。

本发明带来的有益效果是：与现有技术相比，本发明的高温合金材料解决了以下关键性技术问题：1）燃油粒径大，燃烧热值低，燃烧不充分、污染严重；2）燃烧尾气排放超标；3）产生大量积炭，严重危害人员及设备安全；4）发动机的使用寿命降低和动力输出降低。本发明的高温合金材料适用性好，节油率可到达8~25%，高于市场同类型产品(<4%)，打破节油技术领域现状。项目技术的产业化将同时实现万百万吨级CO2年减排量，每年节省燃油20万吨。本发明高温合金材料可广泛用于车辆（卡车、工程车、轿车等）、重型机械、船舶等柴油、汽油动力系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

按照重量份分别称取镍70份，铬8份，钛3份，以及钬19份。将上述的镍、铬、钛合金粉末混合并搅拌均匀后在120℃下热处理35min，然后冷却至室温；将上述得到的混合粉末与稀土元素混合均匀并密封，将密封后的粉末进行放电等离子烧结，所述放电等离子烧结工艺为：真空条件下进行，温度为1200℃，轴向压力为90KN，保温保压50min；将上述得到的产物进行电弧熔炼，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为350A，熔炼温度为3500℃，往复熔炼3次，得到高温合金材料。

实施例2

按照重量份分别称取镍60份，铬10份，钛5份，以及钬15份。将上述的镍、铬、钛合金粉末混合并搅拌均匀后在120℃下热处理35min，然后冷却至室温；将上述得到的混合粉末与稀土元素混合均匀并密封，将密封后的粉末进行放电等离子烧结，所述放电等离子烧结工艺为：真空条件下进行，温度为1500℃，轴向压力为90KN，保温保压50min；将上述得到的产物进行电弧熔炼，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为350A，熔炼温度为3500℃，往复熔炼3次，得到高温合金材料。

实施例3

按照重量份分别称取镍80份，铬10份，钛5份，以及铒5份。将上述的镍、铬、钛合金粉末混合并搅拌均匀后在120℃下热处理35min，然后冷却至室温；将上述得到的混合粉末与稀土元素混合均匀并密封，将密封后的粉末进行放电等离子烧结，所述放电等离子烧结工艺为：真空条件下进行，温度为1200℃，轴向压力为90KN，保温保压50min；将上述得到的产物进行电弧熔炼，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为350A，熔炼温度为3500℃，往复熔炼3次，得到高温合金材料。

实施例4

按照重量份分别称取镍80份，铬5份，钛1份，以及铥14份。将上述的镍、铬、钛合金粉末混合并搅拌均匀后在120℃下热处理35min，然后冷却至室温；将上述得到的混合粉末与稀土元素混合均匀并密封，将密封后的粉末进行放电等离子烧结，所述放电等离子烧结工艺为：真空条件下进行，温度为1200℃，轴向压力为90KN，保温保压50min；将上述得到的产物进行电弧熔炼，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为350A，熔炼温度为3500℃，往复熔炼3次，得到高温合金材料。

实施例5

按照重量份分别称取镍70份，铬8份，钛3份，以及镱19份。将上述的镍、铬、钛合金粉末混合并搅拌均匀后在150℃下热处理30min，然后冷却至室温；将上述得到的混合粉末与稀土元素混合均匀并密封，将密封后的粉末进行放电等离子烧结，所述放电等离子烧结工艺为：真空条件下进行，温度为1500℃，轴向压力为90KN，保温保压60min；将上述得到的产物进行电弧熔炼，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为300A，熔炼温度为4000℃，往复熔炼3次，得到高温合金材料。

实施例6

按照重量份分别称取镍60份，铬10份，钛5份，以及镥15份。将上述的镍、铬、钛合金粉末混合并搅拌均匀后在120℃下热处理35min，然后冷却至室温；将上述得到的混合粉末与稀土元素混合均匀并密封，将密封后的粉末进行放电等离子烧结，所述放电等离子烧结工艺为：真空条件下进行，温度为1200℃，轴向压力为90KN，保温保压50min；将上述得到的产物进行电弧熔炼，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为350A，熔炼温度为3500℃，往复熔炼3次，得到高温合金材料。

实施例7

按照重量份分别称取镍80份，铬10份，钛5份，以及钬5份。将上述的镍、铬、钛合金粉末混合并搅拌均匀后在100℃下热处理30min，然后冷却至室温；将上述得到的混合粉末与稀土元素混合均匀并密封，将密封后的粉末进行放电等离子烧结，所述放电等离子烧结工艺为：真空条件下进行，温度为1500℃，轴向压力为80KN，保温保压50min；将上述得到的产物进行电弧熔炼，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为300A，熔炼温度为3500℃，往复熔炼3次，得到高温合金材料。

实施例8

按照重量份分别称取镍80份，铬5份，钛1份，以及镥14份。将上述的镍、铬、钛合金粉末混合并搅拌均匀后在120℃下热处理40min，然后冷却至室温；将上述得到的混合粉末与稀土元素混合均匀并密封，将密封后的粉末进行放电等离子烧结，所述放电等离子烧结工艺为：真空条件下进行，温度为1500℃，轴向压力为100KN，保温保压40min；将上述得到的产物进行电弧熔炼，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为300A，熔炼温度为3500℃，往复熔炼3次，得到高温合金材料。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同腰间的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims

1.一种触媒降碳节油器高温合金材料，其特征在于，按照重量百分比计，包括如下组分及含量：镍60-80%，铬5-10%，钛1-5%，余量为稀土元素；所述的稀土元素选自钬、铒、铥、镱、镥元素之一。

2.一种制备权利要求1所述的触媒降碳节油器高温合金材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

c）将上述得到的产物进行电弧熔炼，得到高温合金材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热处理工艺为：在100-150℃下处理30~40min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述放电等离子烧结工艺为：真空或氩气条件下进行，温度为1000-1500℃，轴向压力为80-100KN，保温保压40-60min。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述电弧熔炼工艺为：在氩气保护下进行，熔炼电流为300-350A，熔炼温度为3500-4000℃，往复熔炼2- 5次。