CN115074626A - 一种合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合金及其制备方法，按质量百分含量计，该合金包含：C：0.35～0.6％；Si：≤2％、Mn：2～6％；Cr：18～25％；Ni：22.5～29％；Al：3～6％；W≤2％；Zr：0.01～0.2％；Ti：0.01～0.2％；V：0.01～0.2％；La：0.01～0.2％；Ce：0.01～0.2％；余量为Fe及不可避免的杂质。本发明一实施方式的合金，兼具密度低、高温强度高的特点。

Description

一种合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金，尤其涉及一种高比强耐热合金。
背景技术
耐热合金广泛应用于冶金、石化等行业，固溶强化和第二相粒子碳化物强化是耐热合金主要的强化方式。耐热合金普遍含有0.3％(质量百分比，下同)以上的碳元素以形成足够多的碳化物，为了进一步提高材料的高温力学性能，通常添加大量的钨元素进行固溶强化，在合金强度提高的同时，其密度也大幅增加。
例如，冶金行业广泛应用的ZG50Cr28Ni48W5合金添加了5％的钨，ZG40Ni48Cr30W15Si2合金添加了15％的钨。其中，ZG50Cr28Ni48W5合金1000℃的屈服强度为60～70MPa，密度为8.2g/cm3，而ZG40Ni48Cr30W15Si2合金的屈服强度提高到90～100MPa，但其密度也达到了8.9g/cm3，导致由该类材料制作的大长径比铸件在服役过程中因为承受很大的自重而过早失效，影响长期稳定服役。
发明内容
为克服上述现有技术的至少一种缺陷，第一方面，本发明一实施方式提供了一种合金，按质量百分含量计，包含：C：0.35～0.6％；Si：≤2％；Mn：2～6％；Cr：18～25％；Ni：22.5～29％；Al：3～6％；W≤2％；Zr：0.01～0.2％；Ti：0.01～0.2％；V：0.01～0.2％；La：0.01～0.2％；Ce：0.01～0.2％；余量为Fe及不可避免的杂质。
根据本发明一实施方式，在所述合金中，C含量为：0.45～0.55％；Si含量为：≤1％；Mn含量为：3～5％；Cr含量为：23～25％；Ni含量为：25～27％；Al含量为：4～6％；W含量为：0.5～1.5％；Zr含量为：0.01～0.1％；Ti含量为：0.01～0.1％；V含量为：0.01～0.2％；La含量为：0.01～0.1％；Ce含量为：0.01～0.1％；和/或，
按质量百分含量计，所述不可避免的杂质包含含量≤0.03％的P和含量≤0.01％的S。
根据本发明一实施方式，所述合金的密度为≤7.5g/cm3，1000℃的屈服强度为＞80MPa；和/或，
所述合金中的Si含量为：0.5～1％。
根据本发明一实施方式，所述合金的微观组织包括奥氏体、碳化物和NiAl相。
根据本发明一实施方式，在所述微观组织中，所述碳化物的面积占比为0.5～2％，所述NiAl相的面积占比为5～50％；和/或，
所述NiAl相为多种元素形成的复合物，所述多种元素包括Ni、Al、Fe、Cr和Mn。
第二方面，本发明一实施方式提供了一种合金，其微观组织包括奥氏体、碳化物和NiAl相。
第三方面，本发明一实施方式提供了一种合金，其密度为≤7.5g/cm3，1000℃的屈服强度为＞80MPa。
第四方面，本发明一实施方式提供了一种上述合金的制备方法，包括将原料熔炼后，通过离心铸造成型，制得所述合金。
根据本发明一实施方式，所述方法包括如下步骤：
提供中间合金，所述中间合金包括Al、Zr、Ti、La、Ce；
将包含C、Si、Mn、Cr、Ni、W、V、Fe的原料进行熔炼，得到钢水；以及
将熔融后的所述中间合金与所述钢水通过离心铸造成型，制得所述合金。
根据本发明一实施方式，在所述中间合金中，Zr、Ti、La、Ce中每种元素的质量含量均为0.5～3％，余量为Al；和/或，
在所述离心铸造中，离心浇注的温度为1620～1680℃。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、本发明一实施方式的合金，兼具密度低、高温强度高的特点。
2、本发明一实施方式的合金的制备方法，具有生产效率高、成本低的优点。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。
其中：
图1为本发明实施例1的合金的微观金相组织图；
图2为本发明实施例2的合金的微观金相组织图；
图3为本发明实施例3的合金的微观金相组织图；
图4为本发明实施例4的合金的微观金相组织图；
图5为本发明实施例5的合金的微观金相组织图；
图6为本发明对比例的合金的微观金相组织图。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施方式进行具体描述，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施方式一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。其中，如无特别说明，本发明中的百分含量指的是质量百分含量。
本发明一实施方式提供了一种高比强耐热合金，按质量百分含量计，包含：C：0.35～0.6％；Si：≤2％；Mn：2～6％；Cr：18～25％；Ni：22.5～29％；Al：3～6％；W≤2％；Zr：0.01～0.2％；Ti：0.01～0.2％；V：0.01～0.2％；La：0.01～0.2％；Ce：0.01～0.2％；余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明一实施方式，综合考虑各组分对强度和密度的双重作用，通过优选合金元素及其成分配比，可达到同时提高强度和降低密度的目的，能够得到密度低且高温强度高的合金，适用于制作大长径比的管类铸件，例如合金的密度可以是≤7.5g/cm3，1000℃的屈服强度可以是＞80MPa。
本发明一实施方式的合金，按质量百分含量计，包含如下组分：
C：0.45～0.55％；Si：≤1％；Mn：3～5％；Cr：23～25％；Ni：25～27％；Al：4～6％；W：0.5～1.5％；Zr：0.01～0.1％；Ti：0.01～0.1％；V：0.01～0.2％；La：0.01～0.1％；Ce：0.01～0.1％；余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明一实施方式的合金中，C含量可以为0.35～0.6％，例如0.4％、0.45％、0.48％、0.5％、0.53％、0.55％、0.56％、0.58％。
本发明一实施方式的合金中，Si含量可以为≤2％，进一步为≤1％，例如0.5％、0.8％、1.2％、1.5％、1.8％。
本发明一实施方式的合金中，Si含量可以为0.5～2％，进一步可以为0.5～1％。
本发明一实施方式的合金中，Mn含量可以为2～6％，例如2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％。
本发明一实施方式的合金中，Cr含量可以为18～25％，例如18.5％、19％、19.5％、20％、20.5％、21％、21.2％、21.5％、22％、23％、23.2％、23.5％、24％、24.3％、24.5％。
本发明一实施方式的合金中，Ni含量可以为22.5～29％，例如23％、24％、25％、25.2％、25.5％、26％、26.5％、26.8％、27％、27.5％、27.6％、28％、28.5％。
本发明一实施方式的合金中，Al含量可以为3～6％，例如3.5％、4％、4.5％、4.9％、5％、5.1％、5.5％、5.6％。
本发明一实施方式的合金中，W含量可以为≤2％，例如0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％。
本发明一实施方式的合金中，Zr含量可以为0.01～0.2％，例如0.015％、0.016％、0.018％、0.02％、0.021％、0.023％、0.025％、0.03％、0.05％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％。
本发明一实施方式的合金中，Ti含量可以为0.01～0.2％，例如0.015％、0.016％、0.018％、0.02％、0.023％、0.025％、0.03％、0.05％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％。
本发明一实施方式的合金中，V含量可以为0.01～0.2％，例如0.03％、0.05％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％、0.13％、0.15％、0.18％。
本发明一实施方式的合金中，La含量可以为0.01～0.2％，例如0.02％、0.024％、0.025％、0.026％、0.03％、0.032％、0.035％、0.04％、0.05％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％。
本发明一实施方式的合金中，Ce含量可以为0.01～0.2％，例如0.015％、0.019％、0.02％、0.023％、0.025％、0.028％、0.03％、0.05％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％。
于一实施方式中，不可避免的杂质包括P和S，合金中的P含量可以为≤0.03％，S含量可以为≤0.01％。
本发明一实施方式通过对各组分的种类及含量进行限定，可得到微观组织由奥氏体、碳化物和NiAl相组成的合金，三相的形成能够进一步提高材料高温强度；同时，对合金组分的种类及含量的限定还能达到降低合金密度的目的。
于一实施方式中，在微观组织中，碳化物的面积占比为0.5～2％，例如0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％；NiAl相的面积占比为5～50％，例如6％、8％、10％、15％、16％、18％、20％、25％、30％、33％、35％、38％、40％、41％、45％。
于一实施方式中，合金的微观组织由奥氏体、碳化物和NiAl相组成，碳化物的面积占比为0.5～2％，NiAl相的面积占比为5～50％，其余为奥氏体。
于一实施方式中，Ni、Mn、Cr、Al、Fe为第二相粒子强化相——NiAl相的形成元素；其中，Ni、Mn占据Ni位，Al、Cr占据Al位，Fe既占Ni位又占Al位。合金中的Ni含量可以为22.5～29％，Mn含量可以为2～6％；若Ni、Mn含量低于上述范围，则不能形成NiAl相；若Ni、Mn含量高于上述范围，则会形成Ni3Al相，同时合金材料的密度会增大。
于一实施方式中，Cr、Al是重要的降低合金材料密度并形成NiAl相以提高材料强度的元素，合金中的Cr含量可以为18～25％，Al含量可以为3～6％；若Cr、Al高于上述范围，会形成铁素体，不利于材料高温力学性能的提高和稳定。
于一实施方式中，Si可以降低合金材料的密度，并可提高材料的铸造工艺性能，但过多的Si不利于材料的高温力学性能，优选地，合金中的Si含量可以为≤2％。
于一实施方式中，W的原子序数大，具有显著的固溶强化效果，但其密度较高，不利于合金材料密度的降低，优选地，合金中的W含量可以为≤2％。
于一实施方式中，合金包含0.35～0.6％的C、0.01～0.2％的Zr、0.01～0.2％的Ti、0.01～0.2％的V，上述含量的元素的存在有助于碳化物的形成，从而提高合金材料的高温力学性能。
于一实施方式中，合金包含0.01～0.2％的La以及0.01～0.2％的Ce，上述含量的La、Ce的存在能够改善碳化物形态，并能净化晶界，提高合金材料的高温力学性能、抗氧化性能。
于一实施方式中，合金的密度为≤7.5g/cm3，进一步为7～7.5g/cm3，例如7.1g/cm3、7.2g/cm3、7.3g/cm3、7.4g/cm3；合金的1000℃的屈服强度为＞80MPa，进一步为81～110MPa，例如82MPa、83MPa、85MPa、88MPa、90MPa、91MPa、93MPa、95MPa、96MPa、98MPa、100MPa、102MPa、105MPa、108MPa。
于一实施方式中，合金的室温抗拉强度可以为≥700MPa，进一步可以为700～900MPa，例如710MPa、720MPa、730MPa、737MPa、740MPa、750MPa、756MPa、780MPa、800MPa、810MPa、816MPa、820MPa、850MPa、865MPa、880MPa、896MPa；1000℃的抗拉强度可以为≥100MPa，进一步可以为100～200MPa，例如106MPa、108MPa、112MPa、115MPa、118MPa、120MPa、130MPa、150MPa、180MPa；室温屈服强度可以为≥400MPa，进一步可以为400～600MPa，例如420MPa、450MPa、460MPa、467MPa、470MPa、480MPa、500MPa、503MPa、520MPa、550MPa、551MPa、560MPa、580MPa、589MPa、590MPa、599MPa；室温延伸率可以为≥3.5％，进一步可以为3.5～8％，例如4％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％；1000℃的延伸率可以为≥30％，进一步可以为30～45％，例如32％、35％、37％、40％、41.5％、42％、43％、44％。
本发明一实施方式提供了一种高比强耐热合金，其微观组织包括奥氏体、碳化物和NiAl相。
本发明一实施方式提供了一种高比强耐热合金，其密度为≤7.5g/cm3，1000℃的屈服强度为＞80MPa。
本发明一实施方式提供了上述合金的制备方法，包括将原料熔炼后，通过离心铸造成型制得合金。
本发明一实施方式的制备方法，采用中频感应炉将原料在大气环境中熔炼，通过离心铸造成型；进一步地，原料在中频感应炉中精炼完成后，待温度达到1660～1720℃时出钢。
于一实施方式中，合金的制备方法包括如下步骤：
S1：提供中间合金，中间合金包括Al、Zr、Ti、La、Ce；
S2：将包含C、Si、Mn、Cr、Ni、W、V、Fe的原料进行熔炼，得到钢水；以及
S3：将熔融后的中间合金与钢水通过离心铸造成型，制得合金。
于一实施方式中，在中间合金中，Zr、Ti、La、Ce每种元素的质量含量均为0.5～3％，余量为Al。具体而言，在中间合金中，Zr的质量含量为0.5～3％，例如1％、1.5％、2％、2.5％；Ti的质量含量为0.5～3％，例如1％、1.5％、2％、2.5％；La的质量含量为0.5～3％，例如1％、1.5％、2％、2.5％；Ce的质量含量为0.5～3％，例如1％、1.5％、2％、2.5％。其中，中间合金中各组分的质量比符合前述合金中对相应的各组分的限定。
于一实施方式中，步骤S3包括：
步骤S2的原料在中频感应炉中熔炼，将所得钢水倒入钢包中；之后，将50％的中间合金放入钢包中，当出钢量达到总量的1/3时随钢流加入剩余的50％中间合金；以及
待钢包内的温度达到1620～1680℃时，浇入高速旋转的型筒中凝固成型。
于一实施方式中，在离心铸造中，离心浇注的温度为1620～1680℃，例如1630℃、1640℃、1650℃、1660℃、1670℃。
本发明一实施方式通过优选合金元素及其成分配比，得到一种主要由碳化物和NiAl相共同强化的高比强耐热合金，适用于制作大长径比的管类铸件。
本发明一实施方式的合金的制备方法，采用在大气中熔炼、离心铸造的方法制作含铝的高比强耐热合金，将形成的Al2O3夹杂物在离心力的作用下分布于加工层，从而获得组织致密，冶金质量和机械性能俱佳的耐热合金材料，具有生产效率高、成本低的优点。
以下，结合附图及具体实施例对本发明一实施方式的合金及其制备方法进行进一步说明。其中，室温拉伸性能和高温拉伸性能分别按照GB/T 228.1-2010和GB/T 228.2-2015标准进行测试；密度按照GB/T1423-1996标准进行测量。
实施例1
(1)预先制备好Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金，其中，Zr的含量为2.6％、Ti的含量为0.6％、La的含量为0.6％、Ce的含量为0.5％，余量为Al。
(2)将C、Si、Mn、Cr、Ni、W、V、Fe所需原料在大气环境下的中频感应炉中熔炼。
(3)精炼完成后，将温度调整至1690℃，把钢水倒入钢包中。
(4)将预先制备的Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金按配比的50％放入钢包底部，当出钢量达到总量的1/3时随钢流加入其余50％。
(5)在钢包中测温，温度达到1640℃时，浇入高速旋转的型筒中凝固成型，制得合金。
所得合金中各元素的质量百分含量如下：
C：0.4％；Si：1.5％；Mn：2.5％；P：0.022％；S：0.001％；Cr：18.5％；Ni：23％；Al：3.5％；W：1％；Zr：0.15％；Ti：0.015％；V：0.03％；La：0.020％；Ce：0.015％；余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例2
(1)预先制备好Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金，其中，Zr的含量为0.7％、Ti的含量为0.5％、La的含量为2.1％、Ce的含量为0.6％，余量为Al。
(2)将C、Si、Mn、Cr、Ni、W、V、Fe所需原料在大气环境下的中频感应炉中熔炼。
(3)精炼完成后，将温度调整至1700℃，把钢水倒入钢包中。
(4)将预先制备的Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金按配比的50％放入钢包底部，当出钢量达到总量的1/3时随钢流加入其余50％。
(5)在钢包中测温，温度达到1650℃时，浇入高速旋转的型筒中凝固成型，制得合金。
所得合金中各元素的质量百分含量如下：
C：0.45％；Si：1％；Mn：3％；P：0.018％；S：0.0015％；Cr：20.5％；Ni：25.2％；Al：4.5％；W：1.5％；Zr：0.03％；Ti：0.015％；V：0.06％；La：0.086％；Ce：0.020％；余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例3
(1)预先制备好Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金，其中，Zr的含量为1.4％、Ti的含量为1.7％、La的含量为0.9％、Ce的含量为0.7％，余量为Al。
(2)将C、Si、Mn、Cr、Ni、W、V、Fe所需原料在大气环境下的中频感应炉中熔炼。
(3)精炼完成后，将温度调整至1710℃，把钢水倒入钢包中。
(4)将预先制备的Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金按配比的50％放入钢包底部，当出钢量达到总量的1/3时随钢流加入其余50％。
(5)在钢包中测温，温度达到1670℃时，浇入高速旋转的型筒中凝固成型，制得合金。
所得合金中各元素的质量百分含量如下：
C：0.48％；Si：0.8％；Mn：4.5％；P：0.020％；S：0.0012％；Cr：23.2％；Ni：26.8％；Al：5.1％；W：1.2％；Zr：0.066％；Ti：0.095％；V：0.08％；La：0.032％；Ce：0.023％；余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例4
(1)预先制备好Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金，其中，Zr的含量为0.5％、Ti的含量为2.6％、La的含量为0.6％、Ce的含量为2.4％，余量为Al。
(2)将C、Si、Mn、Cr、Ni、W、V、Fe所需原料在大气环境下的中频感应炉中熔炼。
(3)精炼完成后，将温度调整至1690℃，把钢水倒入钢包中。
(4)将预先制备的Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金按配比的50％放入钢包底部，当出钢量达到总量的1/3时随钢流加入其余50％。
(5)在钢包中测温，温度达到1650℃时，浇入高速旋转的型筒中凝固成型，制得合金。
所得合金中各元素的质量百分含量如下：
C：0.53％；Si：1％；Mn：2.5％；P：0.021％；S：0.0016％；Cr：24.3％；Ni：27.6％；Al：5.6％；W：0.8％；Zr：0.021％；Ti：0.14％；V：0.05％；La：0.024％；Ce：0.089％；余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例5
(1)预先制备好Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金，其中，Zr的含量为0.6％、Ti的含量为2.9％、La的含量为0.8％、Ce的含量为0.8％，余量为Al。
(2)将C、Si、Mn、Cr、Ni、W、V、Fe所需原料在大气环境下的中频感应炉中熔炼。
(3)精炼完成后，将温度调整至1720℃，把钢水倒入钢包中。
(4)将预先制备的Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金按配比的50％放入钢包底部，当出钢量达到总量的1/3时随钢流加入其余50％。
(5)在钢包中测温，温度达到1680℃时，浇入高速旋转的型筒中凝固成型，制得合金。
所得合金中各元素的质量百分含量如下：
C：0.56％；Si：1.5％；Mn：5.5％；P：0.016％；S：0.0015％；Cr：21.2％；Ni：28.5％；Al：4.9％；W：0.6％；Zr：0.023％；Ti：0.18％；V：0.13％；La：0.035％；Ce：0.028％；余量为Fe及不可避免的杂质。
对比例
(1)预先制备好Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金，其中，Zr的含量为0.6％、Ti的含量为2.6％、La的含量为0.6％、Ce的含量为2.4％，余量为Al。
(2)将C、Si、Mn、Cr、Ni、W、V、Fe所需原料在大气环境下的中频感应炉中熔炼。
(3)精炼完成后，将温度调整至1720℃，把钢水倒入钢包中。
(4)将预先制备的Al-Zr-Ti-La-Ce中间合金按配比的50％放入钢包底部，当出钢量达到总量的1/3时随钢流加入其余50％。
(5)在钢包中测温，温度达到1680℃时，浇入高速旋转的型筒中凝固成型，制得合金。
所得合金中各元素的质量百分含量如下：
C：0.5％；Si：0.6％；Mn：0.5％；P：0.018％；S：0.0012％；Cr：26.2％；Ni：32.5％；Al：4.5％；W：3.6％；Zr：0.025％；Ti：0.15％；V：0.13％；La：0.025％；Ce：0.098％；余量为Fe及不可避免的杂质。
将实施例1～5制得的合金及对比例进行密度及拉伸性能的相关测试，具体结果参见表1。
表1
Figure BDA0003713268820000131
表2
NiAl(％) 碳化物(％) 奥氏体(％)
实施例1 8 0.8 91.2
实施例2 33 1.2 65.8
实施例3 35 1.4 63.6
实施例4 38 1.6 60.4
实施例5 41 1.8 57.2
对比例 0 7 93
图1至6分别为本发明实施例1至5及对比例的合金的微观金相组织图，表2为根据实施例1至5及对比例的合金的微观金相组织图计算所得的各相的面积占比。通过图1至6及表2可知，实施例1至5的合金的微观组织由奥氏体、碳化物和NiAl相组成，对比例的合金的微观组织由奥氏体和碳化物组成。这一结果表明通过限定合金组分的种类并调整组分的含量能够进一步调整合金的微观组织结构。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种合金，按质量百分含量计，包含：C：0.35～0.6％；Si：≤2％；Mn：2～6％；Cr：18～25％；Ni：22.5～29％；Al：3～6％；W≤2％；Zr：0.01～0.2％；Ti：0.01～0.2％；V：0.01～0.2％；La：0.01～0.2％；Ce：0.01～0.2％；余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的合金，其中，C含量为：0.45～0.55％；Si含量为：≤1％；Mn含量为：3～5％；Cr含量为：23～25％；Ni含量为：25～27％；Al含量为：4～6％；W含量为：0.5～1.5％；Zr含量为：0.01～0.1％；Ti含量为：0.01～0.1％；V含量为：0.01～0.2％；La含量为：0.01～0.1％；Ce含量为：0.01～0.1％；和/或，
按质量百分含量计，所述不可避免的杂质包含含量≤0.03％的P和含量≤0.01％的S。
3.根据权利要求1或2所述的合金，其密度为≤7.5g/cm3，1000℃的屈服强度为＞80MPa；和/或，
所述合金中的Si含量为：0.5～1％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的合金，其微观组织包括奥氏体、碳化物和NiAl相。
5.根据权利要求4所述的合金，其中，在所述微观组织中，所述碳化物的面积占比为0.5～2％，所述NiAl相的面积占比为5～50％；和/或，
所述NiAl相为多种元素形成的复合物，所述多种元素包括Ni、Al、Fe、Cr和Mn。
6.一种合金，其微观组织包括奥氏体、碳化物和NiAl相。
7.一种合金，其密度为≤7.5g/cm3，1000℃的屈服强度为＞80MPa。
8.一种权利要求1至7中任一项所述的合金的制备方法，包括将原料熔炼后，通过离心铸造成型，制得所述合金。
9.根据权利要求8所述的方法，包括如下步骤：
提供中间合金，所述中间合金包括Al、Zr、Ti、La、Ce；
将包含C、Si、Mn、Cr、Ni、W、V、Fe的原料进行熔炼，得到钢水；以及
将熔融后的所述中间合金与所述钢水通过离心铸造成型，制得所述合金。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述中间合金中，Zr、Ti、La、Ce中每种元素的质量含量均为0.5～3％，余量为Al；和/或，
在所述离心铸造中，离心浇注的温度为1620～1680℃。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02122051A (ja) * 1988-10-31 1990-05-09 Kubota Ltd 耐浸炭性にすぐれる耐熱鋼
CN101906595A (zh) * 2010-07-16 2010-12-08 北京科技大学 一种自发形成Al2O3保护层的奥氏体耐热不锈钢
DE102010006800A1 (de) * 2010-02-04 2011-03-17 Daimler Ag Aluminium-haltige Eisenlegierung und daraus hergestellter Turbolader
CN105925882A (zh) * 2016-05-19 2016-09-07 南京工程学院 一种离心浇铸炉管及其制备工艺
CN106244856A (zh) * 2016-09-18 2016-12-21 华能国际电力股份有限公司 一种铁镍基高温合金
CN110230004A (zh) * 2019-06-17 2019-09-13 郑州大学 一种含铝奥氏体耐热钢及其制备方法
CN112030080A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 青岛新力通工业有限责任公司 一种资源节约型高温高强耐热合金钢材料
CN112981208A (zh) * 2021-02-03 2021-06-18 上海交通大学 一种轻质难熔耐高温共晶高熵合金及其制备方法
US20210262074A1 (en) * 2020-02-24 2021-08-26 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Multi nano-precipitate strengthened austenitic steel
CN114480988A (zh) * 2021-12-27 2022-05-13 北京科技大学 一种多相复合高强高韧低密度钢及制备方法
WO2022123812A1 (ja) * 2020-12-10 2022-06-16 日立金属株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼帯の製造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02122051A (ja) * 1988-10-31 1990-05-09 Kubota Ltd 耐浸炭性にすぐれる耐熱鋼
DE102010006800A1 (de) * 2010-02-04 2011-03-17 Daimler Ag Aluminium-haltige Eisenlegierung und daraus hergestellter Turbolader
CN101906595A (zh) * 2010-07-16 2010-12-08 北京科技大学 一种自发形成Al2O3保护层的奥氏体耐热不锈钢
CN105925882A (zh) * 2016-05-19 2016-09-07 南京工程学院 一种离心浇铸炉管及其制备工艺
CN106244856A (zh) * 2016-09-18 2016-12-21 华能国际电力股份有限公司 一种铁镍基高温合金
CN110230004A (zh) * 2019-06-17 2019-09-13 郑州大学 一种含铝奥氏体耐热钢及其制备方法
US20210262074A1 (en) * 2020-02-24 2021-08-26 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Multi nano-precipitate strengthened austenitic steel
CN112030080A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 青岛新力通工业有限责任公司 一种资源节约型高温高强耐热合金钢材料
WO2022123812A1 (ja) * 2020-12-10 2022-06-16 日立金属株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼帯の製造方法
CN112981208A (zh) * 2021-02-03 2021-06-18 上海交通大学 一种轻质难熔耐高温共晶高熵合金及其制备方法
CN114480988A (zh) * 2021-12-27 2022-05-13 北京科技大学 一种多相复合高强高韧低密度钢及制备方法

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