用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金及预氧化工艺制造技术

用于熔融氯化盐中的预氧化Ni‑Fe‑Al系合金及预氧化工艺，该合金系元素按质量分数为a Ni‑b Fe‑c Al，其中，55≤a≤75，20≤b≤30，5≤c≤15，且a+b+c=100。预氧化预处理后合金表面将形成Al2O

Preoxidation of Ni Fe Al alloy for molten chloride and its preoxidation process

【技术实现步骤摘要】
用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金及预氧化工艺
本专利技术涉及苛刻条件下服役的合金技术，具体涉及熔融氯化盐环境中耐腐蚀材料技术。
技术介绍
太阳能光-热发电技术是太阳能利用的重要形式。采用熔融氯化盐作为传热介质和相变储热介质，不仅能够解决因太阳能间歇性导致的系统不稳定问题，而且具有高温热稳定性好、系统运行温度高、成本低廉等优点，可以进一步提高系统光-热-电转化效率和降低运行成本。目前研究选用熔融氯化盐包括NaCl-MgCl2、NaCl-MgCl2-KCl、NaCl-MgCl2-CaCl2等混合盐系。但是，熔融氯化盐对太阳能热发电站的熔盐管道、储热容器等金属构件具有严重腐蚀性。近几年国内外学者研究表明，腐蚀的主要原因是提高合金在常规介质中耐蚀性的合金元素铬（Cr），在熔融氯化盐介质中，将优先发生氯化反应，生成低熔点、易挥发的铬的氯化物逃逸腐蚀系（具体请见以下三篇论文（1）R.Bender,M.Schütze.Theroleofalloyingelementsincommercialalloysforcorrosionresistanceinxidizing-chloridizingatmospheres.PartI:Literatureevaluationandthermodynamiccalculationsonphasestabilities,MaterialsandCorrosion,2003,54,567–586.。（2）WangJunwei,ZhangCuizhen,LiZhuohua,ZhouHongxia,HeJiaxin,YuJingchao.Corrosionbehaviorofnickel-basedsuperalloysinthermalstoragemediumofmolteneutecticNaCl-MgCl2inatmosphere.SolarEnergyMaterials&SolarCells.2017,164:146-155.。（3）李远士,牛焱,刘刚,吴维弢,纯铁及310不锈钢在450℃于ZnCl2-KCl盐膜下的腐蚀，金属学报，2000,36(11):1183-1186.。）另外，在常规腐蚀介质中，对试样具有保护作用的表面氧化铬（Cr2O3）膜，在熔融氯化盐中也具有很高溶解度，将失去保护作用。目前尚无适用于熔融氯化盐环境中的耐蚀结构合金。现有不锈钢及Fe基、Ni基和Co基高温合金等结构合金中，一般均含有12wt.%以上的合金元素Cr，导致腐蚀速率高达每年几百~几千微米，不能满足作为太阳能热发电站传热管道和储热容器25-30年的设计寿命要求，而合金元素镍和铁具有较好的耐蚀性（具体请见以下两篇论文（4）J.C.Gomez-Vidal,A.G.Fernandez,R.Tirawat,C.Turchi,W.Huddleston,Corrosionresistanceofaluminaformingalloysagainstmoltenchloridesforenergyproduction.II:Electrochemicalimpedancespectroscopyunderthermalcyclingconditions,SolarEnergyMaterials&SolarCells,2017,166:234-245.。（5）WangJunwei,ZhouHongxia,ZhangCuizhen,LiuWenning,ZhaoBaiyao,InfluenceofMgCl2ContentonCorrosionBehaviorofGH1140inMoltenNaCl-MgCl2asThermalStorageMedium.SolarEnergyMaterials&SolarCells.2018,179(1):194~201.。）合金中添加足够量的合金元素铝（Al）后，预氧化后将形成Al的氧化膜，保护试样基体免受腐蚀破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于熔融氯化盐环境、耐熔融氯化盐腐蚀的预氧化Ni-Fe-Al系合金，并提供其预氧化处理工艺。本专利技术是用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金及预氧化工艺，用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金，其化学成分按质量分数为：aNi-bFe-cAl；其中，55≤a≤75，20≤b≤30，5≤c≤15，且a+b+c=100。以上所述的用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金的预氧化工艺，其步骤为：第一步：试样准备：根据需要，切取Ni-Fe-Al合金试样，将表面打磨平整，清洗并干燥后备用；第二步：加热：将试样放入瓷舟中，再将瓷舟放入电阻炉，在大气气氛中，以5℃/min的加热速度开始升温；第三步：保温：温度加热至1150℃后，仍然在大气气氛中，保温24h；第四步：降温：保温结束后，再以3℃/min的速度，逐渐冷却至室温；第五步：分析测试：试样温度降至室温后，从电阻炉中取出，分析预氧化前后试样微观组织结构及试样表面预制氧化膜成分。本专利技术的有益效果是：1.针对现有结构合金中的合金元素Cr是导致其在熔融氯化盐环境中腐蚀的主要因素问题，设计了不含Cr的新型预氧化Ni-Fe-Al系合金。不仅从合金成分角度根本上避免了Cr的有害影响，而且预氧化处理后，试样表面将形成致密、连续的富含Al的氧化膜，将熔融氯化盐与试样基体隔离，有助于改善合金耐腐蚀性。2.本专利技术采用空气条件下的预氧化工艺，对设备要求低，操作简便。附图说明图1为本专利技术的66.42Ni-24.50Fe-9.08Al合金微观组织金相照片，图2为本专利技术的66.42Ni-24.50Fe-9.08Al合金扫描电子显微照片及元素分布能谱面扫描（EDS）结果，图3为本专利技术的66.42Ni-24.50Fe-9.08Al合金预氧化处理前和预氧化处理后试样表面X射线衍射分析（XRD）结果，图4为本专利技术的66.42Ni-24.50Fe-9.08Al合金预氧化处理后横截面微观组织扫描电子显微镜（SEM）照片，图5为本专利技术的66.42Ni-24.50Fe-9.08Al合金预氧化处理后横截面元素分布能谱面扫描（EDS）结果。具体实施方式本专利技术是用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金及预氧化工艺，用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金，其化学成分按质量分数为：aNi-bFe-cAl；其中，55≤a≤75，20≤b≤30，5≤c≤15，且a+b+c=100。以上所述的用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金，该合金预氧化处理后试样表面将形成一层Al2O3膜。以上所述的用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金，所述Ni-Fe-Al系合金化学成分按质量分数为：aNi-bFe-cAl；其中，a=66.42，b=24.50，c=9.08。以上所述的用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金的预氧化工艺，其步骤为：第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金，其特征在于，所述Ni-Fe-Al系合金化学成分按质量分数为：a Ni- b Fe- c Al；其中，55≤a≤75，20≤b≤30，5≤c≤15，且a+b+c=100。/n

【技术特征摘要】
1.用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金，其特征在于，所述Ni-Fe-Al系合金化学成分按质量分数为：aNi-bFe-cAl；其中，55≤a≤75，20≤b≤30，5≤c≤15，且a+b+c=100。


2.根据权利要求1所述的用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金，其特征在于，该合金预氧化处理后试样表面将形成一层Al2O3膜。


3.根据权利要求1所述的用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金，其特征在于，所述Ni-Fe-Al系合金化学成分按质量分数为：aNi-bFe-cAl；其中，a=66.42，b=24.50，c=9.08。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军伟，常丽梅，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：发明
国别省市：青海;63