[發(fā)明專利]耐熱鋼用納米復(fù)合代鎳合金及其制備工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810230018.5
• 申請(qǐng)日: 2008-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN101476063A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓亞苓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C19/05
• 分類號(hào): C22C19/05;C22C1/05
• 代理公司: 沈陽(yáng)智龍專利事務(wù)所
• 代理人: 宋鐵軍

一、技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種制備耐熱鋼用納米復(fù)合代鎳合金及其制備工藝，特別是一種用于耐熱鋼中、替代原來貴金屬鎳的新型合金和它的制備方法。

二、背景技術(shù)：

耐熱鋼鑄件在熱電廠鍋爐、高溫電爐等領(lǐng)域正在起著重要作用。耐熱鑄鋼需要添加3～35％(重量百分比)的鎳金屬。鎳是航空發(fā)動(dòng)機(jī)用主要材料，屬于戰(zhàn)略資源，且不可再生；民用工業(yè)的大量使用，將加快鎳資源的消耗速度；同時(shí)由于鎳金屬價(jià)格昂貴(07年曾經(jīng)達(dá)到43萬(wàn)元/噸)，用在民用工業(yè)上導(dǎo)致耐熱鑄鋼件成本增加，鑄鋼類企業(yè)利潤(rùn)大大減少。因此本發(fā)明的產(chǎn)品——耐熱鋼用納米復(fù)合代鎳合金(簡(jiǎn)稱代鎳合金)有廣闊的應(yīng)用前景。

三、發(fā)明內(nèi)容：

1、發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種耐熱鋼用納米復(fù)合代鎳合金及其制備工藝，其目的是：解決傳統(tǒng)耐熱鋼鑄件需要添加3～35％重量百分比的鎳金屬，而鎳金屬價(jià)格昂貴、增加了產(chǎn)品的成本，同時(shí)也加快了鎳資源的消耗速度等方面存在的問題。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種耐熱鋼用納米復(fù)合代鎳合金，其特征在于：該代鎳合金由納米級(jí)陶瓷粉料、低熔點(diǎn)金屬、高密度金屬?gòu)?fù)合制備而成；

所述的納米陶瓷粉料由納米級(jí)的Al₂O₃、TiO₂、MgO、CaO、ZrO₂組成，納米陶瓷粉的顆粒尺寸為10～80nm。它們的重量之和占代鎳合金總重量的2～6％，它們的重量比例關(guān)系為：Al₂O₃∶TiO₂∶MgO∶CaO∶ZrO₂＝1∶(0.05～0.25)∶(0.05～0.65)∶(0.05～0.35)∶(0.05～0.30)；其中的ZrO₂屬于部分穩(wěn)定的氧化鋯，即其中含有5mol％的Y₂O₃。

所述的低熔點(diǎn)金屬為鋁、鈦金屬粉體的混合物，加入量占代鎳合金總重量的5～9％，鋁、鈦金屬粉體的重量比例為鋁∶鈦＝(1～3)∶(1.5～2.5)；

所述的高密度金屬由鐵、鉻、錳、鋅粉料混合而成，其加入量占代鎳合金總重量的85～93％；鐵、鉻、錳、鋅粉料混合的比例為鐵∶鉻∶錳∶鋅＝1∶(0.05～0.25)∶0.01∶0.01；

制得的代鎳合金密度為3.03～6.19g/cm³，熔點(diǎn)為1450～1580℃。

一種如上所述的耐熱鋼用納米復(fù)合代鎳合金的制備工藝，其特征在于：該制備工藝按下述步驟進(jìn)行：按權(quán)利要求1的比例稱取各原料，首先采用聚乙烯醇縮丁醛+無水乙醇，以1升無水乙醇加入20～45克聚乙烯醇縮丁醛的比例配制具有一定黏度的膠液；取納米級(jí)陶瓷粉料Al₂O₃、TiO₂、MgO、CaO、ZrO₂，與一定量的無水乙醇混合，在無水乙醇中攪拌成為懸浮液狀態(tài)，用超聲波分散成單顆粒狀態(tài)，然后將其倒入預(yù)先配制好的膠液中，開始時(shí)緩慢攪拌，然后將其它金屬粉料加入到攪拌器中，加料的順序是：先加入低熔點(diǎn)輕金屬，后加入高密度金屬，然后快速，攪拌6～16小時(shí)；取出料漿在真空條件下干燥，再通過球磨和篩分，得到混合均勻的粉料；將粉料壓制成坯體；

將該坯體做氧化處理，即利用普通電爐，在空氣條件下將坯體加熱到200～400℃之間，保溫60～300分鐘，使那些低熔點(diǎn)輕金屬和高密度金屬顆粒表面形成一層氧化膜；

然后對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)是在氣體保護(hù)條件下完成，保護(hù)氣體為氬氣或氮?dú)?，燒結(jié)溫度為950～1350℃，保溫30～240分鐘，燒結(jié)后將燒結(jié)體制成粉末，即為代鎳合金成品。

在納米級(jí)陶瓷粉料配制的膠液中，開始時(shí)緩慢攪拌的轉(zhuǎn)速是80～120轉(zhuǎn)/min；加入低熔點(diǎn)輕金屬，后加入高密度金屬，然后將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到300～600轉(zhuǎn)/min。

無水乙醇用量由粉料密度決定，一般每100g粉料加入無水乙醇150～300ml。

超聲波震蕩的時(shí)間為15min，震蕩過程要求懸浮液液面不斷濺起液滴。

3、優(yōu)點(diǎn)及效果：通過本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施，能夠解決傳統(tǒng)的耐熱鋼鑄件需要添加3～35％重量百分比的鎳金屬，而鎳金屬價(jià)格昂貴增加產(chǎn)品的成本；以及民用工業(yè)消耗大量的鎳金屬加快鎳資源消耗等方面存在的問題。

本發(fā)明采用廉價(jià)材料制成代鎳合金，它可替代制備耐熱鋼時(shí)添加的貴金屬鎳，既可節(jié)約戰(zhàn)略資源，又可為耐熱鋼鑄件生產(chǎn)廠家降低成本增加效益。