[發明專利]一種FeCrAl合金粉末及其制備方法

有效

• 申請號: 202110380712.0
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN115198168B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 車洪艷;秦巍;黃贊軍;王鐵軍;張立冬
• 申請（專利權）人: 安泰科技股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/28;B22F9/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廉世坤

本發明公開了一種FeCrAl合金粉末，其平均粒度≤27μm，其主要組分質量百分比為：Cr：10～25％，Al：3～7％，Y：0～0.5％，Ti：0.05～0.2％，Zr：0.05～0.2％，Mn：0.05～1％，Si：0.05～1％，O：0.2％～0.4％，N：0.004％～0.03％，Mo:0～5％,W:0～5％,其余為Fe，和雜質元素。該FeCrAl合金粉末的的粒徑小，化學成分均勻，而且粉末含氧量高。本發明還公開了一種氣水組合霧化制備FeCrAl合金粉末的方法，包括：a、按照需求配比原材料熔煉成液態合金；b、采用氣水組合霧化工藝，對所述步驟a中的液態合金進行制粉，得到合金粉末。本發明的制備方法可適性廣，工藝簡潔。制備出的鐵鉻鋁合金由于納米氧化物的彌散強化作用，其各項性能均有較大提升。

技術領域

本發明屬于氧化物彌散強化合金的制備技術，具體涉及一種FeCrAl合金粉末，特別地，還涉及一種氣水組合霧化制備FeCrAl合金粉末的方法。

背景技術

采用電熱合金制備的電加熱元件，工作溫度范圍在500～1400℃，被廣泛應用于機械、冶金、化工、食品等領域。其中1000-1400℃主要采用FeCrAl材料，傳統的FeCrAl合金主要采用熔煉方法制備，熔煉工藝是傳統成熟的工藝路線，但制得的FeCrAl合金存在以下問題：(1)高溫強度低，容易產生蠕變變形；(2)室溫下，塑性和韌性較差，不利于加工；(3)經高溫使用后，晶粒長大變脆，使用壽命短，更換頻率高，不能重復使用。近幾年采用粉末冶金工藝制備的ODS-FeCrAl(氧化物彌散強化FeCrAl合金)由于高溫下穩定的納米氧化物等在晶界及晶內大量析出，在高溫下能夠釘扎位錯，阻止晶粒長大，并且由于Al₂O₃的存在，合金高溫下的抗氧化性得到提高，因此材料高溫強度、抗氧化和抗磨蝕能力，以及加工性能得到改善。目前國內外主要采用MA(機械合金化)的方法制備ODS-FeCrAl合金。機械合金化是將氧化物粉末和金屬粉末在球磨機或研磨機中研磨，將研磨后得到的混合粉末通過熱等靜壓方式制成ODS合金。但機械合金化的工藝過程復雜，耗時長，效率比較低，同時材料的一致性、穩定性也比較難以把控，大批量制備很困難。

為了克服機械合金化的缺點，粉末內氧化也被應用在ODS鋼粉末制備技術上。相關技術GARS(氣霧化反應合成)及STARS(表面處理氣霧化粉反應合成)也成為研究熱點。然而對于含Al量較高(如5％)的合金，GARS法存在一定困難，STARS法處理工藝周期較長。

本發明開發了一種霧化和增氧處理幾乎同步完成的工藝，可以使ODS合金前體粉末的粒徑大大降低，粒徑越小，制備得到的ODS合金的氧分布均勻，彌散效果好，高溫性能佳。且生產成本低，制備的材料性能優異，有望大批量推廣應用。

發明內容

本發明是基于發明人對以下事實和問題的發現和認識做出的：目前粉末冶金工藝制備的ODS-FeCrAl合金的氧含量較低，氧的彌散情況不佳，導致其高溫性能較差。相關技術中，CN106001590A公開了一種鐵基金屬間化合物預合金霧化粉末新材料，這種粉末是采用氣水組合的方法制得，其中Al的質量百分比在13％-18％之間，Fe和Al形成鐵三鋁金屬間化合物，其特點是有較好的高溫抗氧化性和抗硫化性，但其室溫塑性較差，難以加工，實際生產中有諸多限制，導致后期成本提高。而且該粉末的粒度分布不均，粒度分布為：-40+80目，-60+100目，-40+150目，-80+160目，-150+250目，-150+500目，-500目，這種粉末常用做制備過濾材料。

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明實施例提出一種FeCrAl合金粉末及制備方法，通過調整Fe-Al比例避免了鐵三鋁相的形成，而且通過控制氣水組合中的氣壓和水壓來降低粉末粒徑，從而獲得含氧量高，粒徑小的合金粉末。制備所得合金粉末的化學成分均勻，采用該FeCrAl合金粉末，制備出的ODS-FeCrAl合金各項高溫性能均有較大提升。且本發明實施例的制備方法可適性廣，工藝簡潔。