镍类合金的新用途制造技术

本公开内容涉及由铝合金化的镍类材料制造的部件在熔盐环境、尤其是碳酸盐环境中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】镍类合金的新用途
本公开内容涉及由镍类合金制造的部件在熔盐混合物环境、尤其是碳酸盐混合物环境中的用途。
技术介绍
在可再生能源领域内，聚光太阳能(CSP)与例如光伏方法相比一直处于开发阶段。这主要是由于难以获得足够好的能量效率以及缺乏良好的蓄热介质的供应。然而，研究表明，盐熔体可以充当良好的蓄热介质并且一种建议的介质是钠-钾硝酸盐混合物，通常称为“太阳盐”。这些太阳盐最严重的问题是它们会在超过约550℃的温度下分解，进而导致设备中使用的部件腐蚀。由于存在这些腐蚀问题，因此最近开发了其它的盐混合物。这些盐混合物更稳定并且是以碳酸盐、通常是锂-钠-和钾-碳酸盐(LiNaK；Li2CO3-Na2CO3-K2CO3)为基础的。尽管这些盐混合物更稳定，但已经表明它们的腐蚀性更强，并且迄今为止对这些盐混合物进行的关于腐蚀的研究没有提供任何有希望的结果。因此，本公开内容的方面是提供一种针对上述问题的解决方案或至少减轻上述问题的方案。
技术实现思路
本公开内容涉及由弥散强化(dispersionstrengthened)镍类合金制造的部件在熔融碳酸盐混合物环境中的用途，所述镍类合金按重量％(wt％)计包含：选自由Ta、Zr、Hf、Ti和Nb组成的组中的一种或多种元素0.25～2.5；选自由REM组成的组中的一种或多种元素最大0.5；余量为Ni和通常存在的杂质。本专利技术人惊奇地发现，在熔融碳酸盐混合物环境中，即使在高达750℃的温度下，由以特定范围包含特定元素的铝氧化物形成性镍类合金制造的部件将比其它材料具有更优异的腐蚀性能。附图说明图1显示了样品A暴露后的横截面。该横截面显示了下面具有本体(bulk)材料的表面层。样品A是根据本公开内容的合金；图2显示了样品B暴露后的横截面。该横截面显示了下面具有本体材料的样品的表面层；图3显示了样品C暴露后的横截面。该横截面显示了下面具有本体材料的样品的表面层；图4A显示了样品D暴露后的横截面。该横截面显示了下面具有本体材料的样品的表面层；图4B显示了样品D暴露后的横截面。该横截面显示了样品中在表面下的具有析出物的区域。具体实施方式令人惊讶地发现，包含与铝合金化的特定镍类合金的部件在包含碳酸盐的盐熔体混合物中不会腐蚀。因此，如上文或下文中所限定的本镍类合金是氧化铝形成性镍类合金，其已被证明能够在750℃的温度下在纯CO2下在熔融碳酸盐混合物、例如LiNaK碳酸盐混合物中形成保护性氧化铝并保持。所述镍类合金按重量％(wt％)计具有如下组成：选自由Ta、Zr、Hf、Ti和Nb组成的组中的一种或多种元素0.25～2.5；选自由稀土金属(REM)组成的组中的一种或多种元素最大0.5；余量为Ni和通常存在的杂质。如上所述，非常令人惊讶的是，包含本镍类合金的部件在熔融碳酸盐混合物环境中耐腐蚀，因为：首先这些环境中的温度对于形成铝氧化物来说太低，其次如题为“所选合金在900℃下在共晶锂钠钾碳酸盐中的腐蚀(TheCorrosionofSelectedAlloysineutecticLithium-Sodium-PotassiumCarbonateat900℃)”的SERI报告SERIIPR-255-2561所示，该环境已经被证明对其它相似合金具有很强的腐蚀性。在不受任何理论束缚的情况下，认为如上文或下文中所限定的镍类合金的高抗蠕变性的影响以及保护性铝氧化物层的令人惊讶的形成是该耐腐蚀性的关键。本公开内容还涉及一种蓄热方法，所述方法包括：-提供一种包含如上文或下文中所限定的碳酸盐的盐熔体混合物；-提供一种包含如上文或下文中所限定的弥散强化镍类合金的部件。所述部件可以例如用于储存所述盐熔体混合物。因此，本公开内容涉及一种含有弥散强化镍类合金的部件，所述弥散强化镍类合金按重量％(wt％)计包含如下元素：选自由Ta、Zr、Hf、Ti和Nb组成的组中的一种或多种元素0.25～2.5；选自由REM组成的组中的一种或多种元素最大0.5；余量为Ni和通常存在的杂质。此外，本公开内容涉及一种耐腐蚀方法，所述方法包括：将部件安装在暴露于熔融碳酸盐混合物环境下的位置处，其中所述部件含有弥散强化镍类合金，所述镍类合金按重量％(wt％)计包含如下元素：选自由Ta、Zr、Hf、Ti和Nb组成的组中的一种或多种元素0.25～2.5；选自由REM组成的组中的一种或多种元素最大0.5；余量为Ni和通常存在的杂质；并且本公开内容还涉及一种改善部件的腐蚀性能的方法，所述方法包括：将部件暴露在熔融碳酸盐混合物环境下，其中所述部件含有弥散强化镍类合金，所述镍类合金按重量％(wt％)计包含如下元素：选自由Ta、Zr、Hf、Ti和Nb组成的组中的一种或多种元素0.25～2.5；选自由REM组成的组中的一种或多种元素最大0.5；余量为Ni和通常存在的杂质；并且根据一个实施方式，暴露于熔融碳酸盐混合物环境下的部件将在所述部件上形成铝氧化物外层。根据另一个实施方式，在所述部件暴露于熔融碳酸盐混合物环境下之前，将所述部件预氧化，其中预氧化使得在所述部件上形成铝氧化物外层。所述镍类合金的元素组成通常为如上文或下文中所限定的，并且下面将进一步描述各合金化元素的功能。然而，各合金化元素的功能和效果的列举不应被视为是完整的，而是可能存在所述合金化元素的其它功能和效果。术语重量％和wt％可互换使用。根据一个实施方式，所述镍类合金由在上文或下文提及的范围内的上文或下文提及的所有元素构成。碳(C)游离形式的碳将占据晶体结构中的间隙位置，从而在高达约400～500℃的温度下锁住位错迁移。碳还将与本镍类合金中的其它元素如Ta、Ti、Hf、Zr和Nb形成碳化物。在具有精细分散的碳化物的微观结构中，这些碳化物为位错运动设置了障碍，甚至在较高的温度下也会产生效果。由于位错迁移是产生蠕变伸长的机制，因此碳是改善本镍类合金的蠕变强度的必要元素。然而，C的含量过高会导致本镍类合金由于在较低温度、例如低于300℃下延展性劣化而变得难以冷加工。因此本镍类合金包含0.05～0.2重量％的C。硅(Si)硅可以以最大1.5重量％的含量存在于本镍类合金中。硅含量过高会导致镍硅化物析出的风险增加，这对此类合金具有脆化作用。相似合金的蠕变试验的结果表明，蠕变寿命即蠕变断裂时间随着Si含量接近1.5重量％而变短。然而，其原因尚不清楚。鉴于此，Si含量应优选最大为1重量％。根据一个实施方式，如上文或下文中所限定的镍类合金仅包含杂质含量即至多0.3重量％的Si。锰(Mn)锰作为杂质存在于如上文或下文中所限定的镍类合金中。很可能在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含有弥散强化镍类合金的部件在熔融碳酸盐混合物环境中的用途，所述镍类合金按重量％(wt％)计包含：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.含有弥散强化镍类合金的部件在熔融碳酸盐混合物环境中的用途，所述镍类合金按重量％(wt％)计包含：



余量为Ni和通常存在的杂质。


2.根据权利要求1所述的用途，其中所述镍类合金包含16～21.5重量％的Fe。


3.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中所述镍类合金包含17～20重量％的Cr。


4.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中所述镍类合金包含最多0.3重量％的Si。


5.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中所述镍类合金以0.05～0.25重量％的总含量包含选自由REM组成的组中的一种或多种元素。


6.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中所述镍类合金以0.3～1.5重量％的总含量包含选自由...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯汀·格尔斯，托马斯·赫兰德，马茨·伦德伯格，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE