[發明專利]一種鎳鉻電熱復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410301933.4
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104087786A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 郭健;郭小芳;郭乃林
• 申請（專利權）人: 鹽城市鑫洋電熱材料有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C32/00;C22C1/10
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技術領域：

本發明涉及一種復合材料，特別是一種鎳鉻電熱復合材料及其制備方法。

背景技術：

電熱合金材料是利用物質的電阻特性制造發熱體的電阻合金。目前使用的電熱合金主要分為兩大類：鎳鉻合金(如Ni20Cr8)和鐵鉻鋁合金(如0Cr25Al)。鎳鉻合金不僅價格昂貴，而且當使用溫度超過1000℃時，其抗氧化能力顯著下降。鐵鉻鋁合金比鎳鉻合金有一系列優點，如允許使用溫度高、電阻率高、易于熱冷加工等，但它有致命的弱點，脆性強，特別是高溫使用后變脆。其不僅限制了使用范圍，也嚴重地縮短了使用壽命。因此，上述兩種合金在高溫下使用時，都不能很好的滿足當前工業產品的需要。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種具有較高電阻率、高溫強度、優異抗氧化性及更小的熱膨脹系數的鎳鉻電熱復合材料及其制備方法。

一種鎳鉻電熱復合材料，其特征在于，所述復合材料由鍺、硅、鈦、硼、鈰、碳、鈷作為添加劑加入到鎳鉻合金中經冶煉制備而成，所述復合材料的室溫電阻率達1.8Ωmm²/m，所述添加劑的質量配比為：氧化鍺9-12％、二氧化硅20-23％、硼化鈦6-8％、氧化鈰6-8％、碳化硅35-45％，余量為氧化鈷；所述鎳鉻合金與添加劑的質量配比為100∶7～9；所述鎳鉻合金組成為：Al：4-6％、Cr：23-24％、Hf：0.7-1％、Zr：1-3％、Zn：0.4-0.6％、Ti：0.5-0.7％，余量為鎳和不可避免的雜質。

所述添加劑的質量配比優選為：氧化鍺11％、二氧化硅22％、硼化鈦7％、氧化鈰7％、碳化硅41％，余量為氧化鈷。所述鎳鉻合金與添加劑的質量配比優選為100∶8。所述鎳鉻合金組成為：Al：5％、Cr：23.4％、Hf：0.8％、Zr：2％、Zn：0.5％、Ti：0.6％，余量為鎳和不可避免的雜質。

上述鎳鉻電熱復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

(1)制備添加劑，按照權利要求1所述的添加劑質量配比進行稱量，將其混合后研磨16-24h，平均粒徑控制在0.05-0.08mm；

(2)熔化鎳鉻合金，在高真空條件下熔化，熔化后進行吹氧脫碳，后進行高真空沸騰，沸騰時間大于10min，所述鎳鉻合金組成為：Al：4-6％、Cr：23-24％、Hf：0.7-1％、Zr：1-3％、Zn：0.4-0.6％、Ti：0.5-0.7％，余量為鎳和不可避免的雜質；

(3)使用加料鉗將研磨好的添加劑加入合金液中，在1750℃條件下沸騰10min，靜置后澆鑄成鑄錠，所述鎳鉻合金與添加劑的質量配比為100∶7～9；

(4)均勻化退火：將鑄錠放入真空熱處理爐內，在真空度1×10^-3Pa、溫度900℃下保溫24小時后隨爐冷卻；

(5)熱軋盤條：將均勻化退火后的試樣進行熱軋盤條，熱軋溫度：1100℃-1200℃，開軋溫度：1200℃，終軋溫度大于950℃，每道次變形量≤15％；

(6)將熱軋盤條后的坯件進行多道次拉拔，每道次變形量≤10％；

(7)拉拔后退火，溫度850～900℃，時間10～16h，最終得到符合規格的鎳鉻電熱復合材料成品。

本發明制備的鎳鉻電熱復合材料具有較高電阻率、高溫強度、優異抗氧化性及更小的熱膨脹系數。基于硅和鍺特殊的原子結構和核外電子分布，二氧化硅和氧化鍺能夠有效的提高復合材料的電阻率；氧化鈰能夠提高各種元素在基體中的分散能力，避免出現顆粒集聚；以硼化鈦的形式引入硼元素能夠為液態合金提供形核基礎，有效的細化晶粒，改善微觀組織；氧化鈷能夠促進添加劑粉末與合金液的交融，避免添加劑的漂浮和沉淀；碳化硅能夠起到彌散強化的作用，在高溫下對位錯滑移形成阻礙，有效地提高合金高溫下的強度，同時提高合金的高溫抗氧化性。由于碳化硅的熱膨脹系數遠小于鎳鉻合金基體，因此碳化硅的存在也能有效的減低鎳鉻電熱復合材料的熱膨脹系數。

具體實施方式：

下面通過實施例進一步闡述和理解本發明。

按照如下方法制備實施例：

(1)制備添加劑，按照氧化鍺11％、二氧化硅22％、硼化鈦7％、氧化鈰7％、碳化硅41％，余量為氧化鈷的質量配比進行稱量，將其混合后研磨22h，平均粒徑控制在0.06-0.07mm；