[發明專利]一種鎳鈮合金

在審

• 申請號: 201310638088.5
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104674064A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 張蘋
• 申請（專利權）人: 大連融德特種材料有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C30/00;C23C30/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 賈漢生

技術領域

本發明涉及冶金技術，尤其涉及一種鎳鈮合金。

背景技術

高溫合金是航空航天與核工業中制造高溫結構件的重要材料。從50年代起，高溫合金的發展就側重于鎳基高溫合金，目前應用的鎳基單晶高溫合金由于受其自身熔點（1400℃左右）的限制，連續使用溫度上限僅為1100℃。隨著工業建設和科學技術的飛速發展，迫切需要在1093℃-1370℃溫度范圍內使用的金屬材料。因此，研制替代鎳基單晶高溫合金的超高溫結構材料勢在必行。

鈮被公認為是幾種主要鎳基鍛造合金中關鍵的合金化元素。鈮屬VB族難熔金屬，熔點2468℃，為bcc結構，其熱膨脹系數為7.2×10-6/℃。密度與鋼相似，強度能保持到1649.9℃，并能承受一定的機械變形。鈮在腐蝕介質中極為穩定，熱中子俘獲截面小，導熱性能好，塑-脆轉變溫度低（-160℃）。純金屬鈮對許多強化元素如Mo，W，V，Ta等都具有很高的固溶度。

基于其本身優越的物理及化學特性，鈮基合金而可能成為替代鎳基單晶高溫合金的首選材料。但是，鈮合金的抗氧化性能較差，純金屬鈮甚至在600℃就發生“pest”氧化現象。其氧化屬于具有明顯氧化物層裂紋的體系，隨著氧化層的增厚，氧化物與金屬界面上產生的內應力會使氧化層開裂，隨后發生災難性氧化。因此，改進鈮及鈮合金的高溫抗氧化性能具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種鎳鈮合金，以實現高溫抗氧化性能優異。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種鎳鈮合金包括重量配比如下的各組分：

進一步地，所述鎳鈮合金包括重量配比如下的各組分：

進一步地，所述鎳鈮合金能用于制備鎳鈮合金高溫抗氧化涂層，所述鎳鈮合金高溫抗氧化涂層的的制備采用包埋滲法、料漿法、熔鹽法、電火花燒結、熱噴涂或濺射法。

本發明所述鎳鈮合金中Si，Cr，Al，Ti和Hf能提高鈮基合金高溫抗氧化性。

SiO₂膜在各種氣氛中都具備優異的抗氧化性能，可有效阻止氧向基體內部擴散，而且SiO₂玻璃在高溫下有流動性，具有自愈能力，并能承受一定的變形。

Cr添加少量時，氧化膜內層形成尖晶石型氧化物，使抗氧化性能有一定的改善；如果添加量超過20%，就能形成完整的Cr₂O₃膜，這種氧化膜顯示出優異的抗氧化性能，同時具有較好的抗硫化性能。

Al的活性很高，Al容易與氧結合在基體表面形成致密的Al₂O₃陶瓷層，阻擋氧的擴散。

Ti與氧的親和力很大，在空氣中或含氧介質中，鈦表面生成一層致密的、附著力強、惰性大的氧化膜，保護基體不被腐蝕。

通常添加一種稀土元素，如鑭(La)，鈰(Ce)或釔(Y)等，其添加量為1at.%以下；當以稀土氧化物的形式添加時，其添加量為1～3vol%。稀土或稀土氧化物作為活性元素，可以增強氧化膜與基體的粘結力，從而顯著提高其抗氧化能力。

本發明鎳鈮合金配方科學、合理，能廣泛用于航空航天與核工業中，本發明鎳鈮合金通過添加Si，Cr，Al，Ti和Hf有效提高了高溫抗氧化性能。本發明鎳鈮合金制備工藝簡單，適合工業化生產。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明進一步說明：

實施例1

本實施例公開了一種高溫抗氧化性能優異的鎳鈮合金，其包括重量配比如下的各組分：

所述鎳鈮合金能用于制備鎳鈮合金高溫抗氧化涂層，所述鎳鈮合金高溫抗氧化涂層的的制備采用包埋滲法、料漿法、熔鹽法、電火花燒結、熱噴涂或濺射法。

所述鎳鈮合金中Si，Cr，Al，Ti和Hf能提高鈮基合金高溫抗氧化性。

SiO₂膜在各種氣氛中都具備優異的抗氧化性能，可有效阻止氧向基體內部擴散，而且SiO₂玻璃在高溫下有流動性，具有自愈能力，并能承受一定的變形。

Cr添加少量時，氧化膜內層形成尖晶石型氧化物，使抗氧化性能有一定的改善；如果添加量超過20%，就能形成完整的Cr₂O₃膜，這種氧化膜顯示出優異的抗氧化性能，同時具有較好的抗硫化性能。

Al的活性很高，Al容易與氧結合在基體表面形成致密的Al₂O₃陶瓷層，阻擋氧的擴散。