[发明专利]一种镍基合金

说明书

本发明属于镍基合金领域，主要适用于高温氧化、熔融玻璃腐蚀的环境中。

玻璃工业中，玻璃制品系在高温熔融状态下成型，与成型有关的部件离不开高温材料。以往多采用耐热钢310，铁镍基高温合金Incoly800以及GH30合金。这些材料在≤1100℃具有较好抗氧化、耐腐蚀性，但满足不了更高温度下耐氧化耐腐蚀性的要求，如拉制玻璃管成型端头长期与熔融玻璃接触，要求不起皮、不刮料；又如、垂直拉管通气管长期在1150℃下工作，要求耐氧化、抗蠕变；再如，拉制玻璃纤维漏板在1100～1200℃长期工作，要求耐氧化、耐熔融玻璃冲刷、抗高温蠕变。能满足这种特殊要求的材料之一系铂族贵金属，由于价格昂贵难于大量应用。现有技术中，国外专利EP0303957A1和US4063934也是耐高温抗氧化合金，但其文中已明确使用温度≤1100℃。因此国内外都需要研制出新的合金，以满足玻璃工业及其它耐高温抗氧化材料的要求。

本发明的目的在于提供一种在1200℃高温仍具有良好高温抗氧化性，耐熔融玻璃腐蚀性的新的镍基合金。

根据上述要求，本发明在选取Ni为合金基体的基础上，加入Cr、RE(稀土)、Cu(或Si)。加入Cr、RE(稀土)主要是改善合金的抗氧化性；加入Cu或Si是为了提高合金的耐熔融玻璃腐蚀性。

本发明镍基合金的具体化学成分(重量％)如下：Cr20～35％，Cu(或Si)0.5～1.5％，RE(稀土)0.01～0.3％，C0.01～0.2％，Fe＜2％，余为Ni。

RE(稀土)是Ce、Y或混合稀土中任意一种。

本发明合金中含有0.01～0.3％RE(稀土)，是为了提高合金的抗氧化性。

我国富有大量稀土，而稀土元素又能大大改善合金氧化膜与合金基体粘附性，因此合金中添加Ce或混合稀土或Y能改善合金的抗氧化性，但是添加量和添加方法极为严格，国外专利EP0303957A1认为：Y和其它稀土元素改善合金的加工性，但其(重量％)含量≥0.01％不会显示优良性能，因此EP03039587A1合金中含0～0.01％Y或其它稀土。本发明经多次实践，合金中稀土含有量控制为0.01～0.3％。热加工时合金中稀土含有量≤0.1％；制备精密铸件时≤0.3％。稀土含量提高大大优化合金的抗氧化性；对于热加工性不利的影响，通过工艺改进可以成型。

本发明合金中含有0.5～1.5％Cu或0.5～1.5％Si，是为了提高本发明合金的耐熔融玻璃腐蚀性。

对比不含Cu合金Ni₇₀Cr₃₀和含Cu合金Ni₆₉Cr₃₀Cul的静态熔融玻璃腐蚀性发现：1200℃ 60小时，Ni₇₀Cr₃₀合金减重为4.4克/米²小时，合金与玻璃液的接触面上有许多气泡和麻坑；而Ni₆₉Cr₃₀Cul合金减重仅为2.9克/米²小时，且合金与玻璃液的接触面上有一明显的致密保护膜，因此，含有适量的铜，有利于提高耐熔融玻璃腐蚀性。

本发明合金可采用真空感应炉，真空自耗炉，中频感应炉来冶炼，热加工可采用锻造、热轧、热穿，可冷加工为薄板、带材、无缝管、丝材等；也可精密铸造成各种耐热铸件。

与现有技术相比，本发明合金的优点如下：

1、使用温度高。

前面已叙述玻璃工业中常用的耐热钢310，铁镍基高温合金Incoly800以及GH30合金。这些材料在≤1100℃温度具有备好的抗氧化、耐腐蚀性。国外专利EP0303957A1和US4063934的使用温度也≤1100℃。而本发明合金在1200℃仍具有良好的抗氧化、耐腐蚀性。因此本发明合金比现有技术合金的使用温度提高了100℃，使用温度提高到1200℃的实际价值已在前面叙述了。

2、抗氧化性增强。

本发明合金与专利EP0303957A1相比，不含难熔金属W、Mo、Ta、Nb；不含Hf、Zr；而含稀土元素的量增多，专利EP0303957A1中Y或其它稀土为0～0.01％，本发明合金含有RE(稀土)0.01～0.3％，稀土含量提高大大优化合金抗氧化性；而稀土含量的提高对于热加工性的不利影响，通过工艺改进可以成型。

本发明与专利US4063934比较，US40633934不含稀土元素，另含W、Mo、Nb、Fe等元素。