高铝奥氏体Incoloy800H合金及其制备方法技术

高铝奥氏体Incoloy 800H合金及其制备方法，按质量百分比计，其组分为：Al 3~7，Cr 2~24，Ni 32，Ti 0.4，C 0.08，余量为Fe。方法的步骤为：步骤（1）将反映物料按预设比例称取，配成初始混合物；步骤（2）将初始混合物置于球磨机中均匀混合，然后在压力机上压成圆饼状坯；步骤（3）将饼状坯放入反应釜中，把引燃剂置于坯体上，充入保护气体洗气后，再充入保护气体保压，继续升温至体系发生自蔓延反应，得到初始铸坯；步骤（4）将初始铸坯进行真空感应二次熔炼，得到高铝Incoloy 800H铸坯；步骤（5）将终态铸坯在1200℃进行60%变形量的热轧开坯后空冷，之后将热轧工件在1150℃进行30min固溶处理后水淬制得高铝Incoloy 800H合金板材。800H合金板材。800H合金板材。

【技术实现步骤摘要】
高铝奥氏体Incoloy 800H合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及奥氏体合金的制备技术。

技术介绍

[0002]环境污染严重及能源短缺问题已成为世界难题，大力发展可再生能源和清洁能源已成为全球发展趋势。在众多可再生能源中，太阳能无疑是未来能源发展战略中的最佳能源选择。而聚光式太阳能热发电(CSP)技术，其节能减排及可持续发展特点致使其成为各国能源抢先发展的领域。下一代CSP系统将采用对金属的腐蚀性相对较高的氯化物熔盐作为传蓄热流体，其温度从560 ℃提升到800 ℃，对承载高温熔盐用管道及储热罐材料也提出相应的更高要求，目前市面上普通耐热钢已不能满足这一要求。据研究发现含较高Al含量的不锈钢在高温氯化物熔盐环境中，其表面易形成一层Al2O3保护膜，这种保护膜可有效阻止熔盐进一步向内腐蚀基体，提高不锈钢耐腐蚀性。此外，Al2O3保护膜与传统耐热钢表面形成的Cr2O3保护膜相比，其生长动力学慢1~2个数量级，并且在高温含水蒸气环境中，Al2O3具有更好的稳定性。
[0003]为此早期材料学家将精力集中在涂层或表面渗铝工艺的开发上，这虽然可以提高抗氧化性、耐腐蚀性，但同时成本和加工难度也增加了，并且与奥氏体基体间的相互扩散存在可靠性和兼容性问题。除此之外，具有优异抗蠕变性的氧化物弥散强化Fe
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Cr
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Al合金已经投入商业使用，但需要粉末加工从而可控地引入弥散强化相，因此成本非常高。这些因素导致人们的兴趣转向开发Fe基AFA合金，以相对低的合金成本实现氧化铝结垢和抗蠕变性，但结果都不太理想，因为Al是铁素体稳定元素，Al的加入会稳定体心立方的铁素体相，从而使高温下的抗蠕变强度降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种高铝奥氏体Incoloy 800H合金及其制备方法。
[0005]本专利技术是高铝奥氏体Incoloy 800H合金及其制备方法，高铝奥氏体Incoloy 800H合金，按质量百分比计，其组分为：Al 3~7，Cr 2~24，Ni 32，Ti 0.4，C 0.08，余量为Fe。
[0006]本专利技术的高铝奥氏体Incoloy 800H合金的制备方法，其步骤为：步骤（1）将反映物料按预设比例称取，配成初始混合物；步骤（2）将初始混合物置于球磨机中均匀混合，然后在压力机上压成直径为80 mm、高度约20～50 mm的圆饼状坯；步骤（3）将饼状坯放入反应釜中，把引燃剂置于坯体上，充入保护气体洗气后，再充入保护气体保压，继续升温至体系发生自蔓延反应，得到初始铸坯；步骤（4）将初始铸坯进行真空感应二次熔炼，得到高铝Incoloy 800H铸坯；步骤（5）将终态铸坯在1200 ℃进行60%变形量的热轧开坯后空冷，之后将热轧工件在1150 ℃进行30min固溶处理后水淬制得高铝Incoloy 800H合金板材。
[0007]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术工艺流程简单，简化了生产设备，操作简单；与目
前使用高纯原料通过电弧熔炼加Al工艺相比，使用商业原料降低了成本且具备商业生产规模；（2）本专利技术在Fe基奥氏体Incoloy 800H合金中加入高Al含量的同时降低Cr元素含量，既节约了成本又保持了其基体为奥氏体组织不变。
附图说明
[0008]图1为实施例1、2、3的的XRD图谱；图2为实施例4、5、6的的XRD图谱；图3、图4、图5、图6、图7、图8分别为实施例1、2、3、4、5、6的金相组织图；图9、图10、图11、图12、图13、图14分别为实施例1、2、3、4、5、6的SEM组织形貌图。
具体实施方式
[0009]本专利技术是高铝奥氏体Incoloy 800H合金及其制备方法，高铝奥氏体Incoloy 800H合金，按质量百分比计，其组分为：Al 3~7，Cr 2~24，Ni 32，Ti 0.4，C 0.08，余量为Fe。
[0010]以上所述高铝奥氏体Incoloy 800H合金的制备方法，其步骤为：步骤（1）将反映物料按预设比例称取，配成初始混合物；步骤（2）将初始混合物置于球磨机中均匀混合，然后在压力机上压成直径为80 mm、高度约20～50 mm的圆饼状坯；步骤（3）将饼状坯放入反应釜中，把引燃剂置于坯体上，充入保护气体洗气后，再充入保护气体保压，继续升温至体系发生自蔓延反应，得到初始铸坯；步骤（4）将初始铸坯进行真空感应二次熔炼，得到高铝Incoloy 800H铸坯；步骤（5）将终态铸坯在1200 ℃进行60%变形量的热轧开坯后空冷，之后将热轧工件在1150 ℃进行30min固溶处理后水淬制得高铝Incoloy 800H合金板材。
[0011]以上所述的制备方法，步骤（1）所述反应物料中，用Fe2O3为原料与过量Al反应生成所需元素Fe和Al2O3，氧化铝产物会上浮在熔体上部且与310S不锈钢在界面处结合较弱，能采用工具手动分离。
[0012]以上所述的制备方法，步骤（2）所述球磨参数：时长8~15 h，选用氧化铝球磨珠，球料比为2 : 1，转速为180 r/min；压力机加压50~60 MPa。
[0013]以上所述的制备方法，步骤（3）所述预热温度280~340 ℃，保护气氛为氩气，保压压力为4~6 MPa。
[0014]以上所述的制备方法，步骤（4）所述预热时长60 min，真空度10
‑
2 Pa，保持10 min合金化。
[0015]以上所述的制备方法，步骤（5）所述热轧以10 ℃/min的速度升温至1200 ℃并保温20 min，每道次1 % ~ 3 %变形量，每道次回炉保温5 min，轧制后空冷；固溶处理以10 ℃/min加热速度升温至1150 ℃保温30 min后水淬。
[0016]以下是本专利技术的具体实施例，并结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例：实施例1：本例Al含量3 wt.%，Cr含量24 wt.%。其具体制备方法如下：1. 制备初始铸坯，其制备步骤为：（1）配料：按表1各组分进行配料，用精度为0.01 g的电子秤称取总质量为1500 g
的各元素金属粉体用料，在研钵中手动混合均匀；表1 实施例1高铝Incoloy 800H反应物料配比(wt.%)（2）球磨：将配好的物料分两次在QM
‑
1SP4行星式球磨机中进行时长8 h的球磨，选用氧化铝球磨珠，球料比为2 : 1，转速为180 r/min，球磨结束后用筛子分离球磨珠和反应物料；（3）压料：将球磨完成的反应物料放入金属模具中，使用压力机单轴单向施压60 MPa，将反应物料压成直径约为80 mm、厚度约为20~50 mm的圆饼状坯体；（4）熔炼：将压制好的坯体摞放在直径为20 mm的铜坩埚中间，压制好的片状引燃剂放在坯料顶部，连同坩埚一起放入反应釜中，拧紧反应釜盖子后开始加热，同时缓慢通入氩气至2 MPa进行洗气，待温度到180 ℃左右后排出釜内气体，再充入5 MPa的氩气，直到280~340 ℃时反应斧内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高铝奥氏体Incoloy 800H合金，按质量百分比计，其特征在于，其组分为：Al 3~7，Cr 2~24，Ni 32，Ti 0.4，C 0.08，余量为Fe。2.权利要求1所述高铝奥氏体Incoloy 800H合金的制备方法，其特征在于，其步骤为：步骤（1）将反映物料按预设比例称取，配成初始混合物；步骤（2）将初始混合物置于球磨机中均匀混合，然后在压力机上压成直径为80 mm、高度约20～50 mm的圆饼状坯；步骤（3）将饼状坯放入反应釜中，把引燃剂置于坯体上，充入保护气体洗气后，再充入保护气体保压，继续升温至体系发生自蔓延反应，得到初始铸坯；步骤（4）将初始铸坯进行真空感应二次熔炼，得到高铝Incoloy 800H铸坯；步骤（5）将终态铸坯在1200 ℃进行60%变形量的热轧开坯后空冷，之后将热轧工件在1150 ℃进行30min固溶处理后水淬制得高铝Incoloy 800H合金板材。3.根据权利要求2所述的高铝奥氏体Incoloy 800H合金的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述反应物料中，用Fe2O3为原料与过量Al反应生成所需元素Fe和Al2O3，氧化铝产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：喇培清，金静，杜明宸，余海存，盛捷，柏泽民，高云滕，杜琳琳，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：