[发明专利]一种复合强化型耐蚀高温合金及其制备工艺

说明书

一种复合强化型耐蚀高温合金及其制备工艺，合金成分按质量百分比满足：Cr：20～24％，Co：10～15％，Ti：1.5～2.5％，Al：2.5～3.5％，W：3～7％，Si：≤0.5％，Mn：≤0.5％，Nb：0.5～1.5％，C：0.03～0.08％，Fe：0.5～1.0％，余量为Ni，其中，1.5≤Al/Ti且W+Cr≤27％；熔炼，均匀化处理，后热轧，最后热处理。本发明通过促进合金内部析出大量均匀弥散分布的二次强化相使合金获得良好的强度性能，并同时在确保合金组织稳定性的前提下加入一定含量的固溶强化元素。同时为保障合金优异的抗氧化、抗腐蚀性能。

技术领域

本发明属高温用合金材料领域，具体涉及一种复合强化型耐蚀高温合金及其制备工艺。

背景技术

随着我国用电需求不断增加，能源紧缺及环境污染问题日益凸显，发展高效、节能、环保发电方式的需求越发紧迫。火力发电作为我国长期以来最主要的发电技术，提高机组蒸汽参数被认为是解决上述问题最有效的途径。以往大量实践表明，关键部件材料的服役性能是制约锅炉机组蒸汽参数提高的最主要原因，而作为火电机组锅炉中服役工况最严苛的关键部件之一，过/再热器管道对材料的服役性能提出了极高的要求。过/再热器在服役期间将承受高温蠕变、热疲劳、氧化及高温烟气腐蚀等多重因素的影响。随着火电机组主蒸汽参数的大幅提高，开发出可以满足高参数机组过/再热器管使用性能需求的高温合金材料已成为火力发电行业亟待解决的课题。

过/再热器作为火电机组锅炉中服役工况最严苛的部件，对其候选材料的持久强度及抗腐蚀性能提出了极高的要求。优异的持久性能是合金在高温条件下长时间服役的重要保障，而析出强化是目前候选合金的主要强化方式。然而，合金在高温服役期间析出相的粗化长大将对其持久寿命带来显著影响。另一方面，抗氧化、抗腐蚀性能同样对合金的服役性能具有重要影响，而合金中较高的Cr元素含量会造成组织不稳定及力学性能下降等问题。针对高参数锅炉再热器管对材料使用性能的需求，目前国外已开发出了一系列镍基变形高温合金材料，如美国特殊金属公司开发的Inconel 740H、美国哈氏公司开发的Haynes282、德国蒂森克虏伯公司开发的CCA 617、英国Rolls-Royce公司开发的Nimonic 263、日本日立公司开发的FENIX700、日本东芝公司开发的TOS1X、日本三菱公司开发的LTESR700等镍基变形高温合金。由于较高的Cr含量会降低合金强度并恶化组织稳定性，目前常用的析出强化型镍基高温合金中Cr元素含量往往控制在较低的范围，但同时导致其抗腐蚀性能受到较大影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合强化型耐蚀高温合金及其制备工艺，通过促进合金内部析出大量均匀弥散分布的二次强化相使合金获得良好的强度性能，并同时在确保合金组织稳定性的前提下加入一定含量的固溶强化元素。同时为保障合金优异的抗氧化、抗腐蚀性能，合金中加入了较高的Al元素含量，并通过合理调整Cr、Al、Ti、W等元素比例，获得具有良好组织稳定性的合金成分范围。

为了实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种复合强化型耐蚀高温合金，其特征在于：该合金成分按质量百分比满足如下范围要求：Cr：20～24％，Co：10～15％，Ti：1.5～2.5％，Al：2.5～3.5％，W：3～7％，Si：≤0.5％，Mn：≤0.5％，Nb：0.5～1.5％，C：0.03～0.08％，Fe：0.5～1.0％，余量为Ni，其中，1.5≤Al/Ti且W+Cr≤27％。

一种复合强化型耐蚀高温合金的制备工艺，包括以下步骤：

1)配制合金：合金成分按质量百分比满足如下范围要求：Cr：20～24％，Co：10～15％，Ti：1.5～2.5％，Al：2.5～3.5％，W：3～7％，Si：≤0.5％，Mn：≤0.5％，Nb：0.5～1.5％，C：0.03～0.08％，Fe：0.5～1.0％，余量为Ni，其中，1.5≤Al/Ti且W+Cr≤27％；