[發明專利]一種高鋁、鈦變形高溫合金的制備工藝

有效

• 申請號: 202010383722.5
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111534718B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 嚴靖博;楊征;張醒興;谷月峰;袁勇;孫宇明;張興營;于在松
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C1/02;C22F1/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 郭瑤

一種高鋁、鈦變形高溫合金的制備工藝，按質量百分比包括C：0.05～0.08％，Cr：20～24％，Co：10～15％，Mn：≤0.5％，Si：≤0.3％，Nb：0.3～0.6％，W：≤5.0％，Ti：1.5～3.5％，Al：1.5～3.5％，N：≤0.03％，B：≤0.003％，Zr：≤0.03％，Re：≤0.1％，余量為Ni；在最高不超過0.3Pa的真空度下對預配的合金爐料進行冶煉；在Ni3Al析出溫度以上70?120℃溫度范圍內進行變形量達70％的開坯鍛造；在γ’析出溫度以上120?160℃進行變形量達80％的高溫軋制。本發明的工藝成本低廉，合金在750℃以上具有優異的高溫力學性能。

技術領域

本發明屬于材料及材料制備領域，具體涉及一種高鋁、鈦變形高溫合金的制備工藝，可滿足火電廠過/再熱器、主蒸汽管道、集箱；化工廠制氫轉化爐、乙烯裂解爐等高溫低應力環境下服役的關鍵部件對材料的使用性能要求。

背景技術

高溫合金因其具有優異的高溫強度、抗腐蝕/氧化等性能而受到廣泛關注，并被應用于能源電力、航空航天、石油化工等諸多領域。根據部件的服役工況及其對性能的需求，高溫合金主要可分為鑄造高溫合金與變形高溫合金。其中，通過采用不同的冶煉工藝參數，可以獲得多晶、定向及單晶等三種鑄造高溫合金。由于晶界在高溫下強度性能較低，因此多晶鑄造高溫合金與其余兩種相比強度較低。與鑄造高溫合金相比，變形高溫合金一般皆為多晶，并且為保障其加工性，合金的強化元素含量往往較低，也進一步限制了變形高溫合金的高溫性能。

近年來，隨著我國用電需求不斷增加，能源緊缺及環境污染問題日益凸顯，發展高效、節能、環保發電方式的需求越發緊迫。火力發電作為我國長期以來最主要的發電技術，提高機組蒸汽參數被認為是解決上述問題最有效的途徑。目前的研究結果普遍認為，材料的服役性能是制約火電機組蒸汽參數提高的最主要原因，而高性能低成本的變形高溫合金是鍋爐關鍵部件的首選材料。因此，開發低成本、高性能且易加工的新型變形高溫合金將是燃煤電廠發展的重要課題之一。

作為高溫合金中強化相γ’相的主要形成元素，Al、Ti含量的增加將對材料強度性能的提升帶來顯著影響。同時，Al、Ti等元素均未非貴金屬元素，其在合金中大量添加有利于改善材料的性價比。然而，Al、Ti等元素活性較高，其加入合金后將造成鋼液流動性降低，最終導致合金冶煉性能急劇惡化。此外，Al、Ti元素含量提高的同時，也將導致合金熱加工窗口縮小，對其加工性能帶來不利影響。目前，高Al、Ti含量高溫合金一般以鑄造高溫合金為主，并且為避免元素燒損等問題一般采用真空感應熔煉、電渣重熔及真空自耗的三重熔煉工藝，極大的增加了合金的冶煉制備難度及成本。而與單晶、定向高溫合金在航空航天中的應用工況相比，火電領域中高溫合金的使用服役載荷明顯較低，因此其對合金冶煉工藝、雜質含量等因素的要求也相對較低。因此，開發出一種高Al、Ti含量高溫合金的冶煉及變形加工工藝將對其在高溫低應力環境下的推廣應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的問題，提出一種高鋁、鈦變形高溫合金的制備工藝。

為了實現以上發明目的，本發明所采用的技術方案為：

一種高鋁、鈦變形高溫合金的制備工藝，包括以下步驟：

(1)電弧熔煉：按質量百分比計，取C：0.05～0.08％，Cr：20～24％，Co：10～15％，Mn：≤0.5％，Si：≤0.3％，Nb：0.3～0.6％，W：≤5.0％，Ti：1.5～3.5％，Al：1.5～3.5％，N：≤0.03％，B：≤0.003％，Zr：≤0.03％，Re：≤0.1％，余量為Ni；其中，4.0％≤Al+Ti≤5.5％；

真空下待Cr、Co、Ni、W、Nb、Si與Mn熔化后冶煉，然后氬氣保護下加入Al、Ti、B、Zr、C、N與Re，得到鑄錠；

(2)鍛壓開坯：將合金在γ’析出溫度以上70-120℃進行開坯鍛造，每道次變形量為10-20％，最終總變形量不低于70％；