大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料及其制备方法技术

大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料及其制备方法，本发明专利技术是为了现有方法无法制备大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料的问题。本发明专利技术材料厚度为0.1-0.3mm，直径为1000mm，薄板成分按重量百分含量由15.0％-20.0％Cr、10.0％-15.0％Al及平衡量的Fe组成。方法如下：将含铝锭料放入水冷铜坩埚，将高温合金基片加热至650-1000℃，保温；蒸发含铝锭料10-60min，自然冷却至50℃，即得。本发明专利技术方法所制备的铁铬铝合金薄板材料尺寸大(直径1000mm)，便于剪裁加工成所需要的形状尺寸。本发明专利技术属于热防护系统的金属蜂窝结构上下层板材料的制备领域。

【技术实现步骤摘要】
大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料的制备方法
本专利技术涉及一种薄板材料及其制备方法。
技术介绍
FeCrAl合金是一种常用的电热合金材料，广泛应用于电热原件、精密仪器、化工容器等行业。随着航天航空技术的发展，尤其是超高声速飞行器技术的发展，对防热材料和防热结构的要求越来越高。高马赫数飞行器中的高温合金薄板材料需要承受的温度越来越高，尤其对高温合金薄板材料的抗高温氧化能力提出了更高的要求，原有的材料和技术已经不能满足使用的需求。现有铁基高温合金材料为满足抗氧化需求，一般在成分中添加铝元素，然而铝元素会使材料产生脆性，因此难以通过轧制方法得到。即使通过复杂而昂贵的高温轧制过程可以得到，但是材料在高温轧制的过程中容易发生氧化及晶粒粗大，而且材料的尺寸受限于轧辊尺寸。现有欧洲牌号Fecralloy合金，成分为Fe72.8Cr22Al5Y0.1Zr0.1。其中厚度0.2mm的箔材，最大尺寸为140mm*140mm，价格为USD195每件。此尺寸不能满足日益发展的航空航天及核电领域的应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有方法无法制备大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料的问题，以实现此类材料的抗氧化性能和耐腐蚀性能的提高，提供了一种大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料及其制备方法。大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料厚度为0.1-0.3mm，直径为1000mm，薄板成分按重量百分含量由15.0％-20.0％Cr、10.0％-15.0％Al及平衡量的Fe组成。大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料的制备方法按照以下步骤进行：一、将含铝锭料放入水冷铜坩埚，在含铝锭料表面上放置35克钨和10-15克氟化钙，将高温合金基片装到基板架上，用无水乙醇擦拭表面，抽真空至1×10-3Pa-5×10-3Pa，然后将高温合金基片加热至660-1000℃，保温；二、将经过步骤一处理的高温合金基片采用挡板遮挡，将电子束电流增大至1.6-3A，并稳定1-20min，打开挡板，在高温合金基片上沉积厚度为1-10μm的CaF2；三、采用1.6-3A电子束电流蒸发含铝锭料10-60min，在真空度为1×10-3Pa-5×10-3Pa的条件下自然冷却至50℃，即得大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料；步骤一中所述含铝锭料为FeCrAl-Al夹芯锭料、FeCrAl合金锭料及纯铝锭料中的一种或两种，所述的FeCrAl-Al夹芯锭料由纯铝棒材插入FeCrAl合金或FeCr合金内组成。本专利技术提出一种超薄、大尺寸、抗氧化高铝含量铁铬铝合金薄板材料的制备方法，比现有相同尺寸的铁基高温合金薄板材料厚度薄，比现有相同厚度的铁基高温合金薄板材料尺寸大，比现有相近尺寸和厚度的铁基高温合金薄板材料的抗氧化性能好。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术方法所制备的铁铬铝合金薄板材料厚度薄(0.1-0.3mm)，易于实现轻质的目的；(2)本专利技术方法所制备的铁铬铝合金薄板材料尺寸大(直径1000mm)，便于剪裁加工成所需要的形状尺寸；(3)本专利技术方法所制备的铁铬铝合金薄板材料铝含量高(10.0wt.％-15.0wt.％)，抗氧化性能好(1100℃100h空气中氧化增重不高于0.8mg/cm2)；(4)本专利技术方法工艺成本低，无需进行复杂的高温轧制，工艺简单。附图说明图1是实验一步骤一中FeCrAl-Al夹芯锭料的示意图，图中1表示纯铝棒材，2表示FeCrAl合金；图2是实验一至实验三中所用水冷铜坩埚的投影位置示意图，图中1、3表示直径68.5mm水冷铜坩埚，2、4表示直径98.5mm水冷铜坩埚；具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料厚度为0.1-0.3mm，直径为1000mm，薄板成分按重量百分含量由15.0％-20.0％Cr、10.0％-15.0％Al及平衡量的Fe组成。具体实施方式二：具体实施方式一所述大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料的制备方法按照以下步骤进行：一、将含铝锭料放入水冷铜坩埚，在含铝锭料表面上放置35克钨和10-15克氟化钙，将高温合金基片装到基板架上，用无水乙醇擦拭表面，抽真空至1×10-3Pa-5×10-3Pa，然后将高温合金基片加热至660-1000℃，保温；二、将经过步骤一处理的高温合金基片采用挡板遮挡，将电子束电流增大至1.6-3A，并稳定1-20min，打开挡板，在高温合金基片上沉积厚度为1-10μm的CaF2；三、采用1.6-3A电子束电流蒸发含铝锭料10-60min，在真空度为1×10-3Pa-5×10-3Pa的条件下自然冷却至50℃，即得大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料；步骤一中所述含铝锭料为FeCrAl-Al夹芯锭料、FeCrAl合金锭料及纯铝锭料中的一种或两种，所述的FeCrAl-Al夹芯锭料由纯铝棒材插入FeCrAl合金或FeCr合金内组成。所述FeCrAl-Al夹芯锭料由直径19mm-25mm，高度200mm-300mm的纯铝棒材插入直径98.5mm，高度200mm-300mm的FeCrAl合金或FeCr合金内组成。本实施方式步骤一中所述的含铝锭料放入水冷铜坩埚之前先在200℃放置4h。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中抽真空至3×10-3Pa。其它与具体实施方式二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一中将高温合金基片加热至660℃，保温。其它与具体实施方式二或三相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是步骤三中采用2A电子束电流蒸发含铝锭料20min。其它与具体实施方式二至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至五之一不同的是步骤三中采用2.5A电子束电流蒸发含铝锭料40min。其它与具体实施方式二至五之一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是步骤二中电子束电流增大至1.7-2.8A，稳定2min后打开挡板。其它与具体实施方式二至六之一相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二至七之一不同的是步骤二中电子束电流增大至1.8-2.7A，稳定5min后打开挡板。其它与具体实施方式二至七之一相同。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式二至八之一不同的是步骤一中含铝锭料由直径24-58mm、高度200-300mm的纯铝棒材插入直径98.5mm、高度200-300mm的FeCrAl合金内组成。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式二至九之一不同的是步骤一中含铝锭料由直径28mm、高度200-300mm的纯铝棒材插入直径98.5mm、高度200-300mm的FeCrAl合金内组成。采用下述实验验证本专利技术效果：实验一：大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料的制备方法按照以下步骤进行：一、将直径98.5mm的FeCrAl-Al夹芯锭料放入水冷铜坩埚2，在FeCrAl-Al夹芯锭料表面上放置35克钨和10-15克氟化钙，将高温合金基片装到基板架上，用无水乙醇擦拭表面，抽真空至2×10-3Pa，然后将高温合金基片加热至660℃，保温；二、将经过步骤一处理的高温合金基片采用挡板遮挡，将电子束电流增大至2.6A，并稳定1-20min(至本文档来自技高网...

【技术保护点】
大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料，其特征在于所述大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料厚度为0.1‑0.3mm，直径为1000mm，薄板成分按重量百分含量由15.0％‑20.0％Cr、10.0％‑15.0％Al及平衡量的Fe组成。

【技术特征摘要】
1.大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料的制备方法，其特征在于大尺寸高铝含量铁铬铝合金薄板材料的制备方法按照以下步骤进行：一、将直径98.5mm的FeCrAl-Al夹芯锭料放入水冷铜坩埚(2)，在FeCrAl-Al夹芯锭料表面上放置35克钨和10-15克氟化钙，将高温合金基片装到基板架上，用无水乙醇擦拭表面，抽真空至2×10-3Pa，然后将高温合金基片加热至660℃，保温；二、将经过步骤一处理的高温合金基片采用挡板遮挡，将电子束电流增大至2.6A，并稳定1-20min...

【专利技术属性】
技术研发人员：林秀，李明伟，宋广平，孙跃，赫晓东，赵轶杰，钟业盛，何飞，赵淑媛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23