一种电热合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于电热合金技术领域，具体涉及一种电热合金及其制备方法，电热合金由以下质量百分比的各组分组成：Cr 20‑28%，Al 4‑6%，V 3‑5%，Ti 0.05‑0.1%，稀土元素0.3‑0.5%，活性元素0.1‑1%，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03%，O≤0.02%，P≤0.02%，S≤0.02%。本发明专利技术通过添加V来细化合金晶粒，减小晶粒长大的倾向，且V的添加量在3‑5%，有助于获得交底的电阻温度系数；通过添加稀土元素提高材料的热稳定性，细化晶粒，提高高温强度和抗蠕变性，增强抗氧化能力，改善热、冷加工性能，提高成材率；添加少量Si来增加电阻率和合金材料的室温强度，提高材料的中温抗氧化能力，减少Al和稀土元素的损失，并可以减少材料的高温吸氮情况，避免材料因高温吸氮造成脆性增加。

【技术实现步骤摘要】
一种电热合金及其制备方法
本专利技术属于电热合金
，具体涉及一种电热合金及其制备方法。
技术介绍
电热合金是将电能转化为热能的功能性材料，是广泛应用于工业和民用的电热元件。我国的电加热丝在上世纪60年代才开始研制和开发，同时研制其加工艺和设备，只能加工用于热处理设备、表面处理烘干设备等裸露丝加热，大大限制了电加热丝的使用范围，直到上世纪80年代末国外的家用电器进入国内，90年代初家电电加热管才开始研制和开发。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，各领域对电热合金的性能要求越来越高。铁铬铝电热合金是广泛应用于工业和民用的电热元件，也是我国应用最为广泛的电热合金之一。铁铬铝电热合金是一种体心立方晶格的α形态的铁基固溶体合金，相比于镍铬基电热合金，它的热稳定性和电阻率都要更高，因此在相同工作环境下，铁铬铝电热合金更加节省材料，并且输入功率也更稳定。但是，目前的铁铬铝电热合金的电阻率和电阻温度系数均有改进空间，且铁铬铝电热合金的高温强度低，蠕变强度也低，长期使用后塑性差，脆性大，易折断。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术公开了一种电热合金及其制备方法，该电热合金电阻率高、电阻随温度变化率更小，且具有较好的高温强度和抗蠕变性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电热合金，由以下质量百分比的各组分组成：Cr20-28％，Al4-6％，V3-5％，Ti0.05-0.1％，稀土元素0.3-0.5％，活性元素0.1-1％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03％，O≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.02％。在铁铬铝电热合金中添加V能够细化合金晶粒，减小晶粒长大的倾向，经试验证明，当V的添加量在3-5％时，可以大大降低温度系数。作为优选，上述稀土元素为Y、La、Ce中的一种或几种，所述活性元素为Si、Co、Nb、Mo、W中的一种或几种。作为优选，上述电热合金由以下质量百分比的各组分组成：Cr20-28％，Al4-6％，V3-5％，Ti0.05-0.1％，Y0.3-0.5％，Si0.1-0.5％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03％，O≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.02％。少量Si的添加可以增加电阻率和合金材料的室温强度，提高材料的中温抗氧化能力，减少Al和稀土元素的损失，并可以减少材料的高温吸氮情况，避免材料因高温吸氮造成脆性增加，但试验表明，铁铬铝合金中过多的Si含量会影响Al2O3氧化膜的完整性，影响防腐性能。作为优选，上述电热合金由以下质量百分比的各组分组成：Cr20-28％，Al4-6％，V3-5％，Ti0.05-0.1％，La0.3-0.5％，Co0.1-0.5％，Mo0.1-0.5％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03％，O≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.02％。Co和Mo可以提高材料的高温强度，提高抗蠕变性，延长材料使用寿命。作为优选，上述电热合金由以下质量百分比的各组分组成：Cr20-28％，Al4-6％，V3-5％，Ti0.05-0.1％，La+Ce0.3-0.5％，Nb0.1-0.5％，Mo0.1-0.5％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03％，O≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.02％。Nb可以提高材料的高温强度，提高抗蠕变性，延长材料使用寿命。作为优选，上述电热合金由以下质量百分比的各组分组成：Cr20-28％，Al4-6％，V3-5％，Ti0.05-0.1％，Y0.3-0.5％，Si0.1-0.5％，W0.1-0.5％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03％，O≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.02％。W可以提高材料的高温强度，提高抗蠕变性，延长材料使用寿命。一种电热合金的制备方法，具体步骤为：(1)按比例称取各原料组分，在氩气气氛中，按照Fe、Cr、Al、V、稀土元素、活性元素及其余组分的顺序熔炼，然后浇注成合金锭；(2)将合金锭在氩气保护下进行第一次退火处理；(3)将退火处理后的合金锭锻造成坯料，开锻温度1250℃，终锻温度大于1100℃；(4)将坯料进行热轧盘条，开轧温度1200℃，终轧温度大于900℃；(5)将热轧盘条在氩气保护下进行第二次退火处理；(6)对热轧盘条进行多道次拉拔，得到电热合金丝材；(7)通过酸洗去除电热合金丝材表面的氧化皮和锈蚀物；(8)将电热合金丝材在氩气保护下进行第三次退火处理。试验证明，严格按照步骤(1)中的熔炼投料顺序有助于形成均匀稳定的合金组分，进而提高抗高温腐蚀性能。步骤(2)、(5)和(8)中的退火处理有助于消除加工硬化和残留的内应力，稳定尺寸，减小变形和裂纹倾向。作为优选，上述步骤(2)中第一次退火处理的温度为900-1000℃。第一次退火温度为900-1000℃，进行重结晶，有利于降低硬度，改善材料的加工性能。作为优选，上述步骤(5)中第二次退火处理的温度为700-770℃。对热轧盘条进行第二次退火处理，使得材料内部晶粒均匀化，避免后续拉拔时出现断裂或脆裂，实验表明，加热到900℃以上时，晶粒会迅猛增长，从而对材料的各项性能造成不利影响，因此，本申请在对热轧盘条进行第二次退火时，采用700-770℃的处理温度，控制较小的晶粒。作为优选，上述步骤(8)中第三次退火处理的温度为500-600℃。对拉拔后的电热合金丝材进行第三次退火处理，消除拉拔过程中产生的内应力，均匀化组织，提高材料的力学性能。本专利技术具有如下的有益效果：(1)本专利技术通过添加V来细化合金晶粒，减小晶粒长大的倾向，且V的添加量在3-5％，有助于获得交底的电阻温度系数；(2)本专利技术通过添加稀土元素提高材料的热稳定性，细化晶粒，提高高温强度和抗蠕变性，增强抗氧化能力，改善热、冷加工性能，提高成材率；(3)本专利技术通过添加0.1-0.5％的Si来增加电阻率和合金材料的室温强度，提高材料的中温抗氧化能力，减少Al和稀土元素的损失，并可以减少材料的高温吸氮情况，避免材料因高温吸氮造成脆性增加，同时避免过高的Si含量影响Al2O3氧化膜的完整性，进而影响防腐性能；(4)Co、Nb、Mo、W的添加有助于提高材料的高温强度，提高抗蠕变性，延长材料使用寿命；(5)本专利技术按照Fe、Cr、Al、V、稀土元素、活性元素及其余组分的顺序熔炼，有助于形成均匀稳定的合金组分，进而提高抗高温腐蚀性能，制备电热合金丝材过程中进行三次退火处理，有助于获得加工性能好，晶粒均匀、细小，力学性能好、高温强度和抗蠕变性能强的合金材料。具体实施方式现在结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。电热合金的制备方法，具体步骤为：(1)按比例称取各原料组分，在氩气气氛中，按照Fe、Cr、Al、V、稀土元素、活性元素及其余组分的顺序熔炼，然后浇注成合金锭；(2)将合金锭在氩气保护下进行第一次退火处理；(3)将退火处理后的合金锭锻造成坯料，开锻温度1250℃，终锻温度大于1100℃；(4)将坯料进行热轧盘条，开轧温度1200℃，终轧温度大于900℃；(5)将热轧盘条在氩气保护下进行第二次退火处理；(6)对热轧盘条进行多道次拉拔，得到电热合金丝材；(7)通过酸洗去除电热合金丝材表面的氧化皮和锈蚀物；(8)将电热合金丝材在氩气保护下进行第三次退火处理。其中，步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电热合金，其特征在于：由以下质量百分比的各组分组成：Cr 20‑28％，Al 4‑6％，V 3‑5％，Ti 0.05‑0.1％，稀土元素0.3‑0.5％，活性元素0.1‑1％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03％，O≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.02％。

【技术特征摘要】
1.一种电热合金，其特征在于：由以下质量百分比的各组分组成：Cr20-28％，Al4-6％，V3-5％，Ti0.05-0.1％，稀土元素0.3-0.5％，活性元素0.1-1％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03％，O≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.02％。2.如权利要求1所述的电热合金，其特征在于：所述稀土元素为Y、La、Ce中的一种或几种，所述活性元素为Si、Co、Nb、Mo、W中的一种或几种。3.如权利要求2所述的电热合金，其特征在于：所述电热合金由以下质量百分比的各组分组成：Cr20-28％，Al4-6％，V3-5％，Ti0.05-0.1％，Y0.3-0.5％，Si0.1-0.5％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03％，O≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.02％。4.如权利要求1所述的电热合金，其特征在于：所述电热合金由以下质量百分比的各组分组成：Cr20-28％，Al4-6％，V3-5％，Ti0.05-0.1％，La0.3-0.5％，Co0.1-0.5％，Mo0.1-0.5％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0.03％，O≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.02％。5.如权利要求1所述的电热合金，其特征在于：所述电热合金由以下质量百分比的各组分组成：Cr20-28％，Al4-6％，V3-5％，Ti0.05-0.1％，La+Ce0.3-0.5％，Nb0.1-0.5％，Mo0.1-0.5％，其余为Fe和杂质，其中，杂质为：C≤0...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙国伟，
申请(专利权)人：江苏兄弟合金有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32