專利名稱：：一種用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器高溫合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于高溫合金領(lǐng)域，特別是涉及一種用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器的鎳基高溫合金。
背景技術(shù)：
：離心器是離心噴吹法玻璃棉生產(chǎn)線上不可或缺的關(guān)鍵部件，需要在960°C~1020。C的高溫以及1900~2400rpm/min的離心力作用下工作，長期承受高溫、高應(yīng)力及玻璃液的反復(fù)浸蝕與沖刷。因此，制造用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器的材料必須具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、高溫耐腐蝕性能以及良好的高溫抗氧化性能，使得制成的離心器能夠在較長的壽命期內(nèi)正常運轉(zhuǎn)而無變形、斷裂。一般說來，鈷基高溫合金基本上能夠達(dá)到上述要求，但是作為材料中的主要元素鈷，是一種稀缺元素，價格十分昂貴，不可能在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。目前用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器高溫合金，對高溫玻璃液反復(fù)沖擊的抵抗能力較差，使用壽命很短，其抗高溫氧化腐蝕的性能亟需提高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有較長使用壽命的用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器高溫合金，兼具優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、高溫耐腐蝕性能以及良好的高溫抗氧化性能。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的合金中各種化學(xué)成分的重量百分比為C0.65~0.75%,Cr28.5~30.5%,Co4.0~6.50/0，W4.5~6.0o/o,Mo3.0~5.00/0，A14.8~5.90/0,Ti2.0~3.0o/o，Ce0.01~0.05%,B0.01~0.05%,余量為Ni。合金中各種化學(xué)成分重量百分比的最佳配比為C0.7%，Cr30.0%，Co5.0%，W5.0%，Mo4.0%，A15.5%,Ti2.5%,Ce0.05%，BO.02%,Ni47.2%。本發(fā)明的高溫合金選用Ni作為基質(zhì)，原因在于鎳基合金中可以溶解大量的合金元素，合金的組織穩(wěn)定性很好；而且Ni本身具有高強度、高韌性和高耐腐蝕性等多種優(yōu)點，使得鎳基合金本身在高溫力學(xué)性能和耐磨蝕性能方面具有了鐵基合金所不能比擬的優(yōu)勢。Cr的含量在25%~30%(重量百分比，以下同)的范圍內(nèi)時具有極強的抗氧化性和耐腐蝕性，是提高合金高溫抗氧化腐蝕性能的決定性因素。本發(fā)明的鎳基高溫合金中含有高含量的Cr(28.5-30.5%),保證了合金在熔融玻璃液的浸蝕下仍然具有優(yōu)良的抗高溫氧化性能和耐熱腐蝕性能。另一方面，Cr在本4臬基高溫合金中與C結(jié)合生成碳化物強化相Cr23C6,后者在高溫下穩(wěn)定并且均勻地分布在合金基體中，使合金具有高的強度、硬度、屈服點和耐磨性；又因為在各種碳化物中，4各碳化物是最細(xì)小的一種，所以023(:6能均勻分布在合金組織中使之細(xì)化，使得合金的塑性、韌性均好。合金中加入Co能降低合金基體的堆垛層錯能，顯著提高合金的熱強性能，是確保合金在高溫1200。C左右仍然具有足夠強度的關(guān)鍵元素。但是Co為稀缺元素，價格十分昂貴，并且在高含量時易析出硬而脆的金屬間化合物而使機性變壞，因此合金中Co的含量不能過高。本發(fā)明的鎳基高溫合金中加入4.0%~6.5%的Co,能使合金具有良好的抗熱沖擊性能和抗熱腐蝕性能。W和Mo是重要的固溶強化元素，固溶于M23C6碳化物后能減緩合金基體元素擴散的速率，還有很強的細(xì)化晶粒的作用，從而形成了穩(wěn)定的固溶體，在提高合金強度和熱穩(wěn)定性的同時亦提高了合金的韌性和耐磨耗性。在本發(fā)明鎳基高溫合金中加入了4.56.0%的W和3.05.0%的Mo，將二者共同存在時產(chǎn)生的綜合固溶強化作用發(fā)揮到最大，使合金在超高溫度下仍然保持很高的強度水平，確保了綜合熱強性能。Al和Ti是重要的沉淀強化元素，在本發(fā)明的鎳基高溫合金中，4.85.9%的Al和2.03.0。/o的,Ti均可形成共格有序的A3B型金屬間化合物Y[Ni3(Al，Ti)]相作為強化相，后者在基體中能呈細(xì)小顆粒狀沉淀析出并均勻彌散在合金組織中，從而阻礙了合金基體的位錯運動，對合金產(chǎn)生了顯著的強化作用。適量的Al還可以抑制合金內(nèi)部氧化的發(fā)生而且有助于在合金表面形成致密的氧化保護膜，與Cr一起進一步提高合金的高溫抗氧化抗腐蝕能力，由此解決合金中含W、Mo元素會引起抗氧化腐蝕性能有所下降的問題。固溶強化與沉淀強化同時作用確保了本鎳基高溫合金在高溫下具有優(yōu)異的熱強性能。合金中加入微量的Ce，能明顯改善合金的顯微組織、特別是碳化物的形貌和晶界形態(tài)，形成形態(tài)良好的穩(wěn)定化合物，強化了晶界。Ce亦能降低合金中殘留雜質(zhì)如S、O等的有害作用，同時可以將有害雜質(zhì)從合金內(nèi)部最薄弱環(huán)節(jié)的界面排除出去，凈化了晶界。在本鎳基高溫合金中加入了0.010.05%的Ce,通過強化晶界和凈化晶界的雙重作用，提高了合金的強度，改善了合金的韌性，從而推遲了合金材料破壞的發(fā)生，延長了使用壽命。在本鎳基高溫合金中，0.010.05%的B起到凈化和強化晶界的作用，提高了合金的持久強度和持久塑性。綜上所述，本發(fā)明4臬基高溫合金化學(xué)成分的設(shè)計，是基于發(fā)明目的、根據(jù)玻璃棉生產(chǎn)的工況條件、綜合考慮各合金元素的性質(zhì)和作用，經(jīng)過多次調(diào)整、反復(fù)試驗所得的結(jié)果。實踐證明本鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、高溫耐腐蝕性能以及良好的高溫抗氧化性能。在實際應(yīng)用中，由本鎳基高溫合金材料制成的離心器在熔融玻璃液工況溫度1000。C以及轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/分的條件下，累計工作時間達(dá)到320-360小時，相當(dāng)于1315天，明顯高于由其他合金材料制成的同類離心器。本發(fā)明所述鎳基高溫合金采用真空熔煉澆注、精密鑄造、熱處理和機械加工等生產(chǎn)步驟，制造成用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器，生產(chǎn)方法與現(xiàn)有技術(shù)相似，不需特殊工藝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點在本鎳基高溫合金中，固溶強化、沉淀強化、晶界強化三種技術(shù)手段得以復(fù)合作用，極大地提高了合金材料的熱強性能。由本合金材料制成的用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器，其高溫力學(xué)性能、高溫耐腐蝕性能、高溫抗氧化性能均得到顯著改善，能有效對抗高溫離心所產(chǎn)生的應(yīng)力松弛作用，亦能較好地耐受高溫玻璃液的反復(fù)浸蝕與沖刷，使用壽命明顯延長，既簡化了玻璃棉生產(chǎn)的程序又節(jié)約了成本。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。實施例1:合金化學(xué)成分的重量百分比C0.70/。，Cr30.0%,Co5.0%,W5.0%,Mo4.0%,A15.5%,Ti2.5%，CeO.05%,B0.02%，Ni47.2%。生產(chǎn)過程采用真空熔煉方法制得合金材料，通過澆注、精密鑄造、熱處理和機械加工等步驟制作成用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器。將本發(fā)明與目前最具代表性的用于生產(chǎn)玻璃棉的離心器鎳基高溫合金進行對比，二者在合金的化學(xué)成分及由此合金制得的離心器使用壽命兩方面的對比結(jié)果分別列在表1和表2中。表l實施例和對比例的化學(xué)成分(重量％)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2實施例離心器和對比例離心器的使用壽命<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器高溫合金，其特征在于該合金化學(xué)成分的重量百分比為C0.65～0.75％，Cr28.5～30.5％，Co4.0～6.5％，W4.5～6.0％，Mo3.0～5.0％，Al4.8～5.9％，Ti2.0～3.0％，Ce0.01～0.05％，B0.01～0.05％，余量為Ni。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫合金，其特征在于該合金化學(xué)成分的重量百分比為C0,7%，Cr30.0%，Co5.0%，W5.0%,Mo4.0%，A15.5%,Ti2.5%，CeO.05%,BO.02%,Ni47.2%。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于玻璃棉生產(chǎn)的離心器高溫合金，該合金化學(xué)成分的重量百分比為C0.65～0.75％，Cr28.5～30.5％，Co4.0～6.5％，W4.5～6.0％，Mo3.0～5.0％，Al4.8～5.9％，Ti2.0～3.0％，Ce0.01～0.05％，B0.01～0.05％，余量為Ni。本合金由于配方獨特，在固溶強化、沉淀強化、晶界強化等技術(shù)手段的復(fù)合作用下，獲得了優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、高溫耐腐蝕性能和高溫抗氧化性能，使用壽命顯著提高。文檔編號C22C38/32GK101603152SQ20091000088公開日2009年12月16日申請日期2009年1月20日優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日發(fā)明者唐亞俊,李英敖,陳建種申請人:無錫益通機械科技有限公司