[发明专利]一种高洁净低脆性Fe-Cr-Al-Y-La合金材料及其制备方法

说明书

本发明属于钢铁材料领域，公开了一种高洁净低脆性Fe‑Cr‑Al‑Y‑La合金材料及其制备方法。通过真空感应熔炼炉工艺，采用金属铬、电解铝、电解高纯铁和高纯稀土金属制备高洁净低脆性Fe‑Cr‑Al‑Y‑La合金材料。本发明生产的Fe‑Cr‑Al‑Y‑La合金材料，通过选择高纯原料控制合金材料中杂质元素含量，提高合金材料的洁净度，并通过添加稀土金属钇和稀土金属镧改善合金材料的脆性，提升合金材料的抗高温氧化性能和综合力学性能。该材料适用于摩托车、汽车、柴油车尾气净化器催化剂载体或电热合金器件领域。

技术领域

本发明属于钢铁材料领域，一种高洁净低脆性Fe-Cr-Al-Y-La合金材料及其制备方法，用于制备摩托车、汽车、柴油车尾气净化器催化剂载体或电热合金器件。

背景技术

Fe-Cr-Al合金材料是我国应用最广泛的金属电热元件材料，Fe-Cr-Al合金材料具有电阻率高、电阻温度系数小、使用温度高、价格低廉等优点，是工业电炉、家用电器、远红外装置中理想的发热材料。而且Fe-Cr-Al涂层具有优良的抗高温氧化及抗硫酸盐腐蚀性能口，越来越受到广泛重视。

摩托车、汽车、柴油车尾气净化器用载体主要为蜂窝陶瓷载体和金属载体。陶瓷载体材料的热稳定性好，热膨胀系数小，但存在热容量大、热导率低、机械强度低等缺点。金属载体具有以下优点：热容小，热导率高，不仅可以提高摩托车、汽车、柴油车冷启动时催化剂的加热速率，改善冷启动时尾气净化效果，还可以改善载体内部温度分布均匀性，避免陶瓷载体传热慢导致的局部过热而损坏；金属载体容易与金属外壳焊接，净化器安装容易；金属载体热膨胀特性与净化器金属外壳热膨胀特性类似，可降低载体内部热应力；开孔率大，可显著降低摩托车、汽车、柴油车排气阻力，明显改善摩托车、汽车、柴油车动力性能；抗振性能好；比表面积大，可显著提高尾气净化效果。采用金属载体是摩托车、汽车、柴油车尾气净化的一个重要发展方向。

Fe-Cr-Al合金材料的主要优点是在高温下具有良好的抗氧化性，高温下合金表面生成的A1₂O₃保护膜致密、坚固、不具挥发性，氧化膜于1100℃～1200℃下仍有很高的稳定性。研究证明，向Fe-Cr-Al合金中添加微量稀土Ce、La和Nb、Ti等元素，可以显著提高合金的抗氧化性、工作温度和使用寿命。但Fe-Cr-Al合金材料的高温强度稍差，高温工作中晶粒易粗化，在应力作用下，合金易脆断。

同时Fe-Cr-Al合金材料Al含量高和稀土的应用，FeCrAl合金箔材生产难度很大。我国摩托车、汽车、柴油车尾气净化器生产所需的高温FeCrAl合金箔材大部分从日本和德国进口，严重制约了我国汽车尾气净化器的研发和生产，妨碍了大气治理的进度。随着国内外环保标准的提高，抗高温耐腐蚀高温合金将在摩托车、汽车、柴油车尾气净化器中得到广泛采用，是具有良好应用前景的新型环保材料，也是我国环保亟需的材料。

发明内容

本发明提供了高洁净低脆性Fe-Cr-Al-Y-La合金材料及其制备方法，具有优异的抗高温氧化性能和力学性能，可用作摩托车、汽车、柴油车尾气净化器催化剂载体或电热合金器件。

所述高洁净低脆性Fe-Cr-Al-Y-La合金材料成分及质量百分比：Cr：19～21wt％，Al：3.8～4.3wt％，Y：0.3～0.4wt％，La：0.06～0.12wt％，C≤0.002wt％，N≤0.003wt％，S≤0.003wt％，P≤00.002wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述高洁净低脆性Fe-Cr-Al-Y-La合金材料的制备方法，采用真空感应电炉熔炼工艺，具体步骤如下：

(1)原料预处理：在熔炼前，将金属铬、电解铝和电解高纯铁放入干燥箱内干燥；