具有优异高温抗氧化性能的Haynes244合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金及其制备方法，微合金化后合金在高温下具有良好的抗氧化效果，合金中Ti、Al添加量按原子百分比为Ti：1%

【技术实现步骤摘要】
具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于高温金属结构材料
，具体涉及一种具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着航空航天事业不断发展，适合用于涡轮发动机上耐高温、抗氧化、抗蠕变的金属材料被持续探究，高温合金渐渐被提出并发展起来。高温合金具有较高的室温和高温强度、优异的抗疲劳和抗蠕变性能、良好的抗氧化性和抗腐蚀性。因此，高温合金被广泛应用于航空、航天发动机的高温部件，核反应堆，以及船舶、石油化工等领域。
[0003]Haynes 244合金由于具有优异的力学性能、抗氧化、蠕变性能和耐腐蚀性，故被广泛研究。Haynes 244合金良好的高温性能主要是由于各种合金元素所带来的强化效应，如固溶强化、析出强化等。然而随着各行各业的发展，所需合金的服役温度要求越来越高，Haynes 244合金由于高温下抗氧化性能差已难以满足现在的使用需求。因此，提高Haynes 244合金高温下的抗氧化性能是当前急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供了一种具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金及其制备方法，从而使Haynes 244合金在1000
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1100 ℃氧化100 h过程中形成致密的氧化膜阻碍氧元素向内扩散，降低合金氧化速率，提高合金的高温服役寿命。其中Ti的加入可以促进Cr元素的扩散，氧化样品表面可以形成连续的氧化铬，且Al元素可以抑制TiN的形成，从而减少氧化层的剥落。
[0005]本专利技术具体采用如下的技术方案实现：本专利技术第一方面提供一种具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金，所述Haynes 244合金中Ti、Al添加量按原子百分比为Ti：1%
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3%，Al：1%
‑
3%。
[0006]作为本专利技术的进一步说明，按原子百分比计算，所述Ti、Al添加量比例如下：Ti/Al=0.9
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1.2。
[0007]作为本专利技术的进一步说明，所述Haynes 244合金在1100 ℃氧化100 h后氧化增重＜0.4 mg/mm2；在1000 ℃氧化100 h后氧化增重＜0.7 mg/mm2。
[0008]作为本专利技术的进一步说明，氧化过程中所述Haynes 244合金表面能够形成连续的氧化铬、氧化铝层。
[0009]本专利技术第二方面提供了一种具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金的制备方法，包括如下步骤：S1 按照上述的Ti、Al添加量及Haynes 244合金原始成分配比，称量合金原料后备用；S2 将称量好的所述合金原料进行电弧熔炼得到合金铸锭，然后进行浇注，得到合金样品；
S3 将所述合金样品取出，进行均匀化退火处理，然后进行冷轧处理；S4 将冷轧后的所述合金样品进行再结晶退火。
[0010]作为本专利技术的进一步说明，所述S2中熔炼含Ti合金前，需要在熔炼炉侧边腔体进行1
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2次海绵Ti熔炼进行固氮，使得合金熔炼时熔炼炉内完全无N2。
[0011]作为本专利技术的进一步说明，所述S2熔炼过程中先将熔点接近的金属元素一起熔炼，然后将合金铸锭一起熔炼4~6次。
[0012]作为本专利技术的进一步说明，所述S3中均匀化退火处理具体为：将所述合金样品放入热处理炉中进行1180
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1220 ℃保温24小时的均匀化退火处理。
[0013]作为本专利技术的进一步说明，所述S3中冷轧总变形量不低于70%，每道次变形量为2
‑
10%。
[0014]作为本专利技术的进一步说明，所述S4中再结晶退火温度为1080
‑
1120 ℃，时间为5
‑
7min。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术提供了一种具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金，其中Ti元素的加入可以促进Cr元素的扩散，使氧化样品表面形成连续的氧化铬层，更好地保护合金基体；Al元素的加入在形成Al2O3致密氧化层的同时可以抑制TiN的形成，减少氧化层的剥落。
[0016]本专利技术提供的改善抗氧化性后的Haynes 244合金服役于高温环境时，合金表面可以形成致密的氧化膜，降低氧化速率，同时在室温和650℃均具有良好的强塑性。因此本专利技术改善后的Haynes 244合金可应用于高温环境，如燃气涡轮、核反应堆等。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例与对比例制备的Haynes 244合金的显微组织，图1（d）为实施例再结晶退火后合金组织，图1（a
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c）为对比例1
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5再结晶退火后合金组织。
[0018]图2（a）和图2（b）为对比例1
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5与本专利技术实施例制备的Haynes 244合金的1000℃和1100℃下氧化动力学曲线对比图。
[0019]图3（a）和图3（b）为对比例1
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3与本专利技术实施例制备的Haynes 244合金在1000℃和1100℃下氧化100h后XRD图。
[0020]图4为本专利技术实施例与对比例制备的Haynes 244合金的氧化截面能谱图，其中，（a
‑
c）为对比例1
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3合金1100℃氧化100h后氧化截面形貌及能谱图，（d）为本专利技术实施例合金1100℃氧化100h后氧化截面形貌及能谱图。
实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]一种具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金，所述Haynes 244合金中Ti、Al添加量按原子百分比为Ti：1%
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3%，Al：1%
‑
3%；且按原子百分比计算，所述Ti、Al添加量比例如下：Ti/Al=0.9
‑
1.2。Haynes 244合金原始成分如下表1所示：
表1元素名称NiCrMoW原子百分比（%）71.9910.2415.602.17本专利技术提供的具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金，按原子百分比计算，包括如下优选的单质原料：Cr：9%
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11%，Mo：15%
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16%，W：2%
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3%，Ti：0.9%
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1.2%，Al：0.9%
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1.2%，余量为Ni。
[0023]本专利技术能够使Haynes 244合金在1000
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1100 ℃氧化100 h过程中形成致密的氧化膜阻碍氧元素向内扩散，降低合金氧化速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金，其特征在于，所述Haynes 244合金中Ti、Al添加量按原子百分比为Ti：1%
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3%，Al：1%
‑
3%。2.根据权利要求1所述的具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金，其特征在于，按原子百分比计算，所述Ti、Al添加量比例如下：Ti/Al=0.9
‑
1.2。3.根据权利要求1所述的具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金，其特征在于，所述Haynes 244合金在1100 ℃氧化100 h后氧化增重＜0.4 mg/mm2；在1000 ℃氧化100 h后氧化增重＜0.7 mg/mm2。4.根据权利要求3所述的具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金，其特征在于，氧化过程中所述Haynes 244合金表面能够形成连续的氧化铬、氧化铝层。5.一种具有优异高温抗氧化性能的Haynes 244合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1 按照权利要求1或2所述的Ti、Al添加量及Haynes 244合金原始成分配比，称量合金原料后备用；S2 将称量好的所述合金原料进行电弧熔炼得到合金铸锭，然后进行浇注，得到合金样品；S3 将所述合金样品取出，进行均匀化退火处理，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小琳，李雅婷，何毅，徐姜泽，赵利媛，杨佳伟，王海丰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：