[發明專利]一種太陽能熱發電熔鹽系統用耐腐蝕鑄造鈷合金及其工藝

在審

• 申請號: 201811164256.0
• 申請日: 2018-10-05
• 公開（公告）號: CN109022928A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 楊長江
• 申請（專利權）人: 廣州宇智科技有限公司
• 主分類號: C22C19/07
• 分類號: C22C19/07;C22C1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種太陽能熱發電熔鹽系統用耐腐蝕鑄造鈷合金及其工藝。按照重量百分比,該合金的成分為:Sn:2.0?3.0wt.%,In:1.5?1.8wt.%,Ag:0.4?0.6wt.%,Cr:3.0?3.5wt.%,Al:4.0?5.0wt.%,Mn:0.4?0.6wt.%,Ge:1.0?1.4wt.%,Cu:2.0?3.0wt.%，余量為鈷。該材料為高溫極端環境下用耐腐蝕的鈷合金提供了一種新穎的材料學解決方案，也就是提供了一種具有優異鑄造性能的鈷合金。該合金的實施和產業化會大大推動我國在太陽能熱發電領域散熱管和儲熱管對高端鈷合金材料的商業升級需求。

技術領域

本發明涉及合金技術領域，具體地說，涉及一種鈷合金。

背景技術

高溫合金又稱熱強合金、耐熱合金或超級合金，是以Fe, Co和Ni為基體，并且在600度以上使用時能夠承受較大復雜應力，同時保持表面穩定的奧氏體合金材料。由于具有好的耐熱性、高強度、優異的延展性、熱加工性、焊接性、耐疲勞及抗腐蝕性能，高溫合金應用領域非常廣泛，如石油化工領域、熱電領域、核電領域、交通運輸領域、航空航天和國防領域等。尤其是如今頂尖航空發動機領域，高溫合金的使用量為整個的50%左右。

高溫合金起源于二十世紀三十年代，因為航空航天的工況要求用耐高溫材料來制備渦輪增壓器，所以出現了高溫合金。在這以后，人們急需使燃氣渦輪發動機技術進一步提升，從而使高溫合金質量隨著需求的增加而快速進步。所以，高溫合金的進步跟渦輪發動機的進步密不可分。按照合金的基體元素種類，高溫合金可以分為三類：鐵基、鎳基及鈷基高溫合金。其中鐵基高溫合金工作溫度多在600-800度；鎳基高溫合金工作溫度多為650-1000度；鈷基高溫合金工作溫度多為730-1100度。

鈷基高溫合金主要是指以高合金化的面心立方鉆基固溶體為基體，以碳化物為主要強化相的一類合金。鈷基高溫合金與鎳和鐵基高溫合金相比具有以下特性:(1)更高的熔化溫度;(2)更平坦的持久強度-溫度曲線，可以在更高的溫度承受應力作用; (3)更加優秀的抗燃機氣氛熱腐蝕性能; (4)更為良好的抗熱勞特性; (5)較好的焊接性能。因此作為制造航空噴氣發動機、工業燃氣輪機和艦船燃氣輪機的導向葉片、噴嘴導葉及柴油機噴嘴材料，鈷基高溫合金具獨特的優勢。

一般而言，由于液態金屬的密度大于固態的密度，合金在凝固過程中會發生體積收縮。很顯然，這些密度的差異會導致凝固過程中大量鑄造孔洞的生成。此外，合金在凝固過程中由于先析出相形成了枝晶主干和側枝而使得后來的熔體不能有效地填補枝晶間的空隙，也會促使孔洞和疏松的生成。因而，多元合金在凝固時鑄件的鑄造密實度一直是材料學上的難點。通常，對于鑄造合金而言，人們會選擇多元共晶點附近的成分，使得合金的凝固過程中有固定而單一的相轉變溫度，因為共晶溫度是固定的。這樣不僅使得鑄件在大范圍內合金成分均勻，而且由于共晶相的相互協調生成而使得鑄造的孔洞和疏松達到了最小化。

由于鈷合金在高溫呈現的極其優異的物理，力學和化學性能，國內外的專家和研究機構已經對鈷合金進行了廣泛而又詳盡的研究，并產業化了一系列鑄造用鈷合金和變形用鈷合金。但是這些鈷合金一般在使用狀態下呈現出fcc相的結構，強化需要靠在fcc相中形成碳化物來進行高溫強化。這些鈷合金在推廣后不僅使得相關行業的產業升級成為可能，也大大促進性相關領域的技術發展。

隨著當今世界的發展以及人民生活水平的提高，對高性能鈷合金材料以及使用于極端環境先進鈷合金材料的需求也越來越多?？梢灶A見的是鈷基合金會在工業領域和國防領域展現出更為廣闊的應用前景。進行合金新材料的創新離不開合金結構和成分設計，而材料的熱力學和動力學是解決該類問題的主要方法。通過優化合金元素的篩選和成分確定，不僅可以達到所需要的各種性能指標，還會降低合金冶煉和加工的生產成本和對設備的要求。該類產品不僅使用壽命有了進一步的提高，還便于工業化大規模生產。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種太陽能熱發電熔鹽系統用耐腐蝕鑄造鈷合金及其工藝。