一种镍基合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种镍基合金及其制备方法和应用，涉及耐腐蚀材料技术领域，以解决Inconel-625材料或Hastelloy C-276材料在多种离子并存的酸性氧化性介质中导致超临界设备的抗腐蚀能力差的问题。所述镍基合金以质量分数计，包括Cr：15％-28％，Mo：4％-13％，Ti：0.5％-1.5％，Cu：1％-4％，Fe：6％-15％，C：大于0小于等于0.03％，微量元素：0-0.5％，余量为Ni。镍基合金的制备方法是将Ni、Cr、Mo、Fe在真空条件下混合熔化直至化清，然后精炼，精炼完成后，加入Ti以及微量元素并搅拌均匀，接着脱硫，最后浇注成型，得到镍基合金。该镍基合金能够作为耐腐蚀材料在超临界设备中应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐腐蚀材料
，尤其涉及。
技术介绍
目前，随着各国对环保的重视，对工业废水、城市污水的处理也相应的提出了较高 的要求。超临界水氧化法处理技术是利用超临界水作为介质，在高温高压条件下，将废水或 污水中所含的有机物用氧气分解成水、二氧化碳等简单无毒的小分子化合物。由于超临界 水氧化法处理技术对废水或污水中所含的有机物清除率几乎达到100%，且在全封闭状态 有机物被完全氧化，无二次污染，因此，此项技术日益受到人们的重视。 超临界水氧化法处理技术是在高温、高压条件下进行的，对超临界设备的耐蚀性 能要求特别高。另外，由于一些废水或污水中含有各种各样的盐类等物质，当超临界设备 中的水达到超临界点之后，废水或污水中所含有的盐类物质在溶解氧的存在下，会对超临 界设备产生腐蚀，因此，需要对超临界设备进行防腐蚀处理，以提高超临界设备的耐腐蚀性 能。 为了提高超临界设备的抗腐蚀能力，通常采用Inconel-625材料或Hastelloy C-276材料对超临界设备的换热器与反应器进行耐腐蚀处理；其中，Inconel-625材料 具有优秀的抗缝隙腐蚀能力，且具有良好的加工性和焊接性，以及无焊接后开裂敏感性。 Hastelloy C-276材料主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化盐溶液、硫酸与氧化性盐，在低 温与中温盐酸中均有很好的耐蚀性能。但研宄发现，Inconel-625材料或Hastelloy C-276 材料在多种离子并存的酸性氧化性介质中，往往会出现多种腐蚀现象，导致超临界设备的 抗腐蚀能力差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，以解决现有 Inconel-625材料或Hastelloy C-276材料在多种离子并存的酸性氧化性介质中，导致超 临界设备的抗腐蚀能力差的问题。 为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案： -种镍基合金，以质量分数计，包括质量分数为15% -28 %的Cr，质量分数为 4% -13 %的Mo,质量分数为0.5 % -1.5%的Ti，质量分数为1% -4%的Cu，质量分数为 6% -15 %的Fe，质量分数为大于0小于等于0. 03 %的C，质量分数为0-0. 5 %的微量元素， 余量为Ni。 优选的，所述镍基合金包括质量分数为17. 5% -25%的Cr，质量分数为4% -10% 的Mo,质量分数为0. 55% -1.0%的Ti，质量分数为2% -3. 5%的Cu，质量分数为7%-14% 的Fe，质量分数为大于0小于等于0. 02%的C，质量分数为0-0. 3%的微量元素，余量为Ni。 优选的，所述镍基合金包括质量分数为16. 8% -24. 5%的Cr，质量分数为 5. 8%-10. 5%的Mo,质量分数为0.6%-1.0%的Ti，质量分数为2%-3%的Cu，质量分数为 7% -13%的Fe，C的质量分数为大于O小于等于0. 01%，微量元素的质量分数为0-0. 3%， 余量为Ni。 优选的，所述镍基合金包括质量分数为16% -20%的Cr，质量分数为5% -10%的 Mo,质量分数为0. 6% -1. 0%的Ti，质量分数为2% -4%的Cu，质量分数为7. 5% -12. 5% 的Fe，质量分数为大于0小于等于0. 01 %的C，质量分数为0-0. 5%的微量元素，余量为Ni。 优选的，所述微量元素包括131^11、￥、吣、(：〇、8中的一种或多种。 较佳的，所述镍基合金中， 所述W的质量分数为大于0小于等于0. 5% ;和/或 所述Al的质量分数大于0小于等于0. 4% ;和/或 所述Mn的质量分数大于0小于等于0. 4% ;和/或 所述V的质量分数大于0小于等于0. 4% ;和/或 所述Nb的质量分数大于0小于等于0. 5% ;和/或 所述Co的质量分数大于0小于等于0. 3% ;和/或 所述B的质量分数大于0小于等于0· 006%。 本专利技术还提供了一种镍基合金的制备方法，包括以下步骤： 步骤一、分别称取附、0、11〇、？6、11、(：11以及微量元素，其中，以质量百分数计，(> 的质量分数为15 % -28 %，Mo的质量百分数为4% -13 %，Ti的质量百分数为0. 5 % -1. 5 %， Cu的质量百分数为1% -4%，Fe的质量百分数为6% -15%，微量元素的质量百分数为 0-0. 5% ;Ni、Cr、Mo、Fe、Ti、Cu以及微量元素中所代入的C的质量百分数大于0小于等于 0.03%，余量为Ni ; 步骤二、将Ni、Cr、Mo、Fe在真空条件下混合熔化直至化清，得到化清后的熔融金 属液； 步骤三、对所述化清后的熔融金属液进行精炼，精炼完成后降温直至得到的精炼 液表面冻结结膜； 步骤四、向表面冻结结膜的所述精炼液中吹入保护性气体，然后加热使所述精炼 液熔化均一，加入Ti、Cu以及微量元素并搅拌均匀，得到合金液； 步骤五、向合金液中加入脱硫剂，然后抽真空，在真空条件下保温以对合金液体脱 硫，最后浇注成型，得到镍基合金。 优选的，所述步骤三精炼时，精炼温度为1450°C -1500°C，精炼时间为17分钟-23 分钟，步骤五中，在加入脱硫剂之前，将合金液的温度控制在1380-1390°C。 本专利技术还提供了一种所述的镍基合金作为耐腐蚀材料在超临界设备中的应用。 与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果： 本专利技术的镍基合金中包括质量分数为15% -28 %的Cr，还含有质量分数为 4% -13 %的Mo、质量分数为0.5 % -1.5%的Ti、质量分数为1% -4%的Cu、质量分数为 6% -15%的Fe，在这种含量下，镍基合金中的Cr能够引起奥氏体基体晶格畸变，降低固溶 体堆垛层错能，同时对奥氏体基体起到了固溶强化作用，使得镍基合金中的奥氏体固溶体 的强度高；而且，镍基合金中的Cr在高温时能够形成致密的钝态Cr 2O3型氧化膜，使镍基合 金在高温条件下具有良好的抗氧化和抗热腐蚀性能；镍基合金中的Mo对酸性环境具有很 好的耐腐蚀性，使镍基合金在酸性条件的超临界水中具有良好的耐腐蚀性；而Ti是镍基合 金中形成强化相的组成元素，其中一部分Ti进入镍基合金的γ固溶体中，对镍基合金起到 了固溶强化作用，另外还有一部分Ti进入镍基合金的γ'相中，以对镍基合金沉淀强化， 使镍基合金的强度得到进一步提高；另外，Cu能够显著改善Ni在非氧化性酸中的耐蚀性能 及对应力腐蚀的稳定性，而且，由于本专利技术提供的镍基合金属于Ni-Cr-Fe系合金，其中含 有1% -4%的Cu即可产生时效强化作用，从而提高镍基合金的强度。 通过以上分析可知，本专利技术通过对镍基合金中各化学组分的优化，使镍基合金不 仅能够在氧化性介质中具有良好的耐腐蚀性，而且还具有较佳的强度，能够在酸性条件下 保持良好的耐腐蚀性，使镍基合金在多种离子并存的酸性氧化性介质中，腐蚀速度大大降 低，从而保证了本专利技术提供的镍基合金作为耐腐蚀材料应用于超临界设备时，提高超临界 设备的抗腐蚀能力，使超临界设备能够安全运转。【具体实施方式】 本专利技术提供了一种镍基合金，其化学组分包括Ni、Cr、Mo、Ti、Cu、Fe、用于调节所 述镍基合金性能的微量元素，以及由Ni、Cr、Mo、Ti、Cu、Fe和微量元素所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍基合金，其特征在于，以质量分数计，包括质量分数为15％‑28％的Cr，质量分数为4％‑13％的Mo，质量分数为0.5％‑1.5％的Ti，质量分数为1％‑4％的Cu，质量分数为6％‑15％的Fe，质量分数为大于0小于等于0.03％的C，质量分数为0‑0.5％的微量元素，余量为Ni。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬，程乐明，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13