[发明专利]一种高电阻率、高延伸率的合金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高电阻率、高延伸率的合金材料及其制备方法，属于合金材料领域。以所述合金材料的总质量为100％计，所述合金材料的化学成分质量百分比为：铁：17‑25％，钴：14‑25％，铬：10‑19％，铝：0.5‑6％，非金属元素：0.2‑2％，余量为镍和不可避免的杂质；其中，所述非金属元素为硼、碳和硅中的一种以上。原料经熔炼、重熔和浇铸后得到一种高电阻率、高延伸率的合金材料。通过调控各元素的含量，获得单一相结构的同时，提高了合金材料电阻率并改善了其机械性能，有助于实现不同需求的加工变形，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高电阻率、高延伸率的合金材料及其制备方法，属于合金材料领域。

背景技术

电热合金是利用材料电阻特性产生焦耳效应将电能转变成热能的一类材料，如典型的镍铬合金电阻丝。但随着工业的发展，人们对各类电热元件的性能要求越来越高。包括需要合金具有更高的电阻率以实现高的热转换效率，以及更好的加工性能以满足不同服役环境对材料形状的需求，同时保持更低的成本，而现有的镍铬合金越来越难满足这些需求。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种高电阻率、高延伸率的合金材料及其制备方法。通过调控各元素的含量，获得单一相结构的同时，提高合金电阻率并改善其机械性能，有助于实现不同需求的加工变形，具有广阔的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高电阻率、高延伸率的合金材料，以所述合金材料的总质量为100％计，所述合金材料的化学成分质量百分比为：铁：17-25％，钴：14-25％，铬：10-19％，铝：0.5-6％，非金属元素：0.2-2％，余量为镍和不可避免的杂质；其中，所述非金属元素为硼、碳和硅中的一种以上。

优选的，所述铝的质量百分比为2-4％。

优选的，所述非金属元素的质量百分比为0.4-1.3％。

本发明所述的一种高电阻率、高延伸率的合金材料的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)熔炼：按照所述高电阻率合金材料的化学成分称量原料，在氩气保护下通过真空感应熔炼的方法制备得到母合金锭；

(2)重熔、浇铸：在氩气保护下，将所述母合金锭加热至1400-1600℃进行重熔，并通过翻转浇铸的方法制备得到一种高电阻率合金材料；其中，翻转浇铸时电流为500-600A；

其中，熔炼、重熔和浇铸过程中的真空度小于等于2.5×10^-3Pa。

优选的，当所述合金材料含有非金属元素硼时，化学成分硼的原料采用硼含量大于等于18wt.％的硼铁，其余化学成分的原料纯度均大于等于99.5wt.％；当所述合金材料不含非金属元素硼时，化学成分的原料纯度均大于等于99.5wt.％。

有益效果

本发明所述高电阻率合金材料的合金相结构为单相固溶体，具有高电阻率与较好的机械性能易于实现加工。合金性能的提升得益于成分的设计与各元素的合理配合。本发明中的合金材料是一种包含镍、铁、钴、铬的多主元合金，其中几种过渡族金属的设计是考虑到它们原子半径较为接近可以实现较好的互溶，以期获得单相固溶体组织，为合金具有较好的塑性变性能力提供保障；适量铝元素的引入该合金系中可以增大合金晶格畸变，可以提高合金整体电阻率，同时其与铬元素共同作用下也有益于提高合金的抗高温氧化能力；另外，适量非金属元素的添加能够为液态合金提供更多形核质点，抑制合金晶粒长大，改善加工性能同时提高合金电阻率。