一种制造技术

一种

【技术实现步骤摘要】
一种FeCrAl合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料领域，进一步属于一种
FeCrAl
电热合金
。

技术介绍

[0002]电热合金是一种利用物质的电阻特性产生焦耳热使电能转换为热能的功能性合金材料，按照组织结构可分为奥氏体组织的
Ni
‑
Cr
‑
(Fe)
系和铁素体组织的
Fe
‑
Cr
‑
Al
系两大类
。
[0003]Fe
‑
Cr
‑
Al
系电热合金使用温度为
1000
～
1400℃
，这类合金价格便宜
、
抗高温氧化性好
、
电阻率高，因而被广泛应用
。
但该合金也有缺点，一是随着温度升高，其塑性增大，材料会发生蠕变；二是材料经高温长时间使用后，易发生脆性断裂
。
[0004]为克服
Fe
‑
Cr
‑
Al
合金高温塑性变形和韧性降低，在加工设计时往往通过优化成分和工艺来解决：一是优化铬和铝的含量，既保障低的电阻率和好的抗氧化性能，又避免脆性相析出；二是优化热加工工艺，避免析出富铬和富铁的脆性
α
'
相，避开
475℃
中温脆性；三是添加微量的稀土元素，减轻高温下晶粒粗化速度，避免高温脆性
。
[0005]但即使做了以上考虑，在一些苛刻的条件下，仍选用成本较高的
Ni
‑
Cr
系电热合金，主要原因是
Fe
‑
Cr
‑
Al
合金的高温强度和硬度较差
。
[0006]公开号
CN115198205A
，公开了一种电热合金及其制备方法，该合金中加入
0.01
～
0.02
％的
S
来提高加工性能，但
S
易与稀土生成大颗粒的硫化物夹杂，易增加脆性断裂风险，也剥夺了稀土的部分高温抗氧化性能
。
[0007]公开号
CN114250425A
，公开了含铌高温铁铬合金及其制备方法，该合金中含有
1.5
～3％的贵重金属
Re
，力图应用“Re
效应”来提升合金高温性能，但
Re
作为战略物资
(
价格约为黄金的
1/3)
，仅用于第二代
、
第三代发动机叶片用单晶高温合金的生产，用在铁基材料中成本太高，不利于规模化应用
。
[0008]此外，公开号
CN114196890A、CN113802052A、CN113122778A
等也均公开了不同成分的铁铬铝合金，但要么成本太高
、
要么工艺相对复杂，均不可取
。
[0009]因此，本专利技术提供一种成本更低
、
产能更高效的电热合金及其制备方法
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的首先是通过合理的成分设计，提供一种含
W
的
Fe
‑
Cr
‑
Al
合金，提高其强度
、
硬度等力学性能，其次提供了一种工艺相对简单的生产方法，确保了材料在室温和高温下电热性能
。
[0011]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案是：一种
FeCrAl
合金，所述合金成分及其质量百分含量为：
C≤0.02
％
、Si≤0.3
％
、Mn≤0.3
％
、P≤0.01
％
、S≤0.008
％
、Cr 23
～
25
％
、Al 7
～8％
、W 1
～3％
、Nb 0.03
～
0.05
％
、V 0.08
～
0.12
％
、Y 0.1
～
0.2
％
、Ce 0.05
～
0.15
％
、N≤0.008
％，余量为
Fe
和不可避免杂质
。
[0012]一种上述
FeCrAl
合金的制备方法，合金锭锻造过程采用如下步骤：
[0013]1)
加热：将合金锭先升温至
650
±
10℃
，保温1～
2h
，再升温至
1200
～
1250℃
，保温8～
12h。
[0014]2)
粗锻：进行三墩三拔，区间温度为
950
～
1050℃
；所述三墩三拔，第一次墩拔变形量均不低于
30
％
。
第一次镦拔完成后回炉继续保温
2.5
～
3h
，炉温设定为
1200
±
10℃
；第二次墩拔变形量均不低于
40
％，镦拔完成后回炉继续保温2～
2.5h
，炉温设定为
1200
±
10℃
；第三次墩拔变形量均不低于
50
％，镦拔完成后回炉继续保温
1.5
～
2h
，炉温设定为
1200
±
10℃
；
[0015]3)
精锻：进行拔长操作，区间温度为
970
～
1030℃
，每次变形量
28
～
43
％，拔完回炉保温1～
1.5h
，炉温设定为
1200
±
10℃
，终锻变形量
14
～
20
％；
[0016]4)
空冷：将锻造得到的合金坯置于冷床上空冷
。
[0017]进一步的，所述合金锭直径为
300mm
，所述合金坯直径为
25
～
30mm。
[0018]进一步的，所述合金锭由初炼铸锭经过电渣重熔得到，所述电渣重熔工序，所用渣系成分及其质量百分含量为：
15
％～
20
％ CaO、15
％～
18
％ Al2O3、2
％～3％
MgO、2
％～3％
Y2O3、1
％～2％
Ce2O3，余量为
CaF2。
[0019]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
FeCrAl
合金，其特征在于，所述合金成分及其质量百分含量为：
C ≤0.02%、Si ≤0.3%、Mn ≤0.3%、P ≤0.01%、S ≤0.008%、Cr 23
～
25%、Al 7
～
8%、W 1
～
3%、Nb 0.03
～
0.05%、V 0.08
～
0.12%、Y 0.1
～
0.2%、Ce 0.05
～
0.15%、N≤0.008%
，余量为
Fe
和不可避免杂质
。2.
权利要求1所述的一种
FeCrAl
合金的制备方法，其特征在于，合金锭锻造过程采用如下步骤：1）加热：将合金锭先升温至
650
±
10℃
，保温1～
2h
，再升温至
1200
～
1250℃
，保温8～
12h
；2）粗锻：进行三墩三拔，区间温度为
950
～
1050℃
；所述三墩三拔，第一次镦拔，镦拔的变形量应均不低于
30
％，镦拔完成后回炉继续保温
2.5
～
3h
，炉温设定为
1200
±
10℃
；第二次镦拔，镦拔的变形量应均不低于
40%
，镦拔完成后回炉继续保温2～
2.5h<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福利，吕晗，郭瑞华，张大伟，齐紫阳，徐于斌，王傲，冯小雷，崔忠信，王海明，
申请(专利权)人：河钢集团有限公司河钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：