一種改善鎳基電熱合金性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電熱合金材料制備方法，特別是一種改善鎳基電熱合金性能的方法。本發(fā)明采用粉末冶金方法，將高純鎳粉和氧化鈰粉末混合在一起，制備中間合金，將中間合金與母合金錠熔煉，利用中間合金中的高熔點(diǎn)、尺寸細(xì)小的金屬氧化物粒子作為形核中心形成大量晶粒，得到晶粒細(xì)小的合金錠，配合后續(xù)的熱處理、熱軋盤條以及多道次拉拔等工藝可以有效的改善合金絲成品微觀組織，有效提高合金絲的力學(xué)性能、電阻率和使用壽命。
【專利說明】一種改善鎳基電熱合金性能的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種電熱合金材料制備方法，特別是一種改善鎳基電熱合金性能的方 法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 電熱合金材料是利用物質(zhì)的電阻特性制造發(fā)熱體的電阻合金。目前電熱合金材料 已成為一種重要的工程合金材料，適用于機(jī)械、冶金、電子、化工等行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有 重要的地位。近幾年，鎳鉻系電熱合金在電器和工業(yè)用爐中廣泛使用。鎳鉻系電熱合金在使 用溫度范圍是均勻的奧氏體組織，研究表明，晶粒粗大是影響鎳鉻系電熱合金使用壽命的 重要原因。本發(fā)明創(chuàng)造性地將高純鎳粉和氧化鈰粉末制備的細(xì)化劑添加到鎳基母合金中， 優(yōu)化鎳基電熱合金的制備工藝，通過細(xì)化晶粒，改善合金微觀組織，提高合金的力學(xué)性能、 電阻率和使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種改善鎳基電熱合金性能的方 法，能夠有效提高合金的力學(xué)性能、電阻率和使用壽命。
[0004] 一種改善鎳基電熱合金性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1)采 用非自耗電磁感應(yīng)熔煉工藝制備母合金錠，所述母合金錠的元素組成及其質(zhì)量配比為：C : 0. 4-0. 6%, Si ：0. 2-0. 3%, Μη ：0. 6-0. 9%,A1 ：2-4%,Cr :25-26%. Fe ：l-2%,Hf ：l-2%, Nb :2-3 %、V :0· 5-1. 5 %、Mo : 1-2 %、Ti :0· 5-0. 8 %、S 彡 0· 003 %、P 彡 0· 003 %，余量為 鎳和不可避免的雜質(zhì)；（2)采用粉末冶金工藝制備中間合金，包括：將0. 2-0. 4微米的高 純鎳粉和〇. 6-0. 8微米的氧化鈰粉末采用機(jī)械球磨混合均勻，二者質(zhì)量比為100 : 1? 2,球磨時(shí)間30-40小時(shí)，混合均勻后，將上述粉末裝入放電等離子體燒結(jié)設(shè)備中，在真空 條件下邊加壓邊燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200°C -1300°C，時(shí)間為3-5小時(shí)，隨爐冷卻后得到中 間合金；（3)將母合金錠和中間合金放入磁懸浮真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，母合金錠和中間合 金質(zhì)量比為100 : 3?4,抽真空至lX10_3Pa，充入高純氬氣至lX104Pa，在2900°C以 上熔煉后隨爐冷卻成合金錠；(4)均勻化退火：將合金錠放入真空熱處理爐內(nèi)，在真空度 1 X l(T3Pa、溫度900°C下保溫24小時(shí)后隨爐冷卻；（5)熱軋盤條：將試樣進(jìn)行熱軋盤條，熱 軋溫度：ll〇〇°C -1200°C，開軋溫度：1150°C，終軋溫度：950°C，每道次變形量彡15% ;(6) 將熱軋盤條后的坯件進(jìn)行多道次拉拔、中間退火、拉拔、中間退火、拉拔，其中間退火溫度為 840°C _860°C，時(shí)間為30-40min，油淬，每道次變形量彡10%;(7)漂洗后在光亮退火爐中退 火，退火溫度850°C，線速度為l_2m/mint，最終得到符合規(guī)格的鎳基電熱合金成品。
[0005] 所述母合金錠的元素組成及其質(zhì)量配比優(yōu)選為：C :0. 5%、Si :0. 24%、Mn :0. 7%、 A1 ：3 %, Cr ：25. 6 %, Fe ： 1. 2 %, Hf ： 1. 7 %, Nb ：2. 4 %, V ： 1. 1 %, Mo ： 1. 5 %, Ti ：0. 7 %, S彡0. 001 %、P彡0. 001 %，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)。
[0006] 其中，高純鎳粉和氧化鋪粉末質(zhì)量比優(yōu)選為100 : 1. 2,母合金錠和中間合金質(zhì)量 比優(yōu)選為100 : 3. 5。
[0007] 本發(fā)明采用粉末冶金方法，將高純鎳粉和氧化鈰粉末混合在一起，制備中間合金， 將中間合金與母合金錠熔煉，利用中間合金中的高熔點(diǎn)、尺寸細(xì)小的金屬氧化物粒子作為 形核中心形成大量晶粒，得到晶粒細(xì)小的合金錠，配合后續(xù)的熱處理、熱軋盤條以及多道次 拉拔等工藝可以有效的改善合金絲成品微觀組織，有效提高合金絲的力學(xué)性能、電阻率和 使用壽命。另外，本發(fā)明優(yōu)化了母合金錠的組成。其中，Cr是主要的合金化元素，在高溫下能 夠形成Cr 203氧化膜，能夠有效的提高產(chǎn)品的高溫抗氧化性，從而提高產(chǎn)品的使用壽命，其 含量控制在25-26%為宜；作為脫氧劑的A1可以起到提高抗氧化的作用，含量控制在2-4% 為宜；通過添加 Cr、Fe、Hf、Nb、V和Mo元素能夠有效改善合金高溫力學(xué)性能；Ti能夠提高 耐腐蝕性，含量控制在0. 5-0. 8%為宜。

【具體實(shí)施方式】：
[0008] 下面通過實(shí)施例進(jìn)一步闡述和理解本發(fā)明。
[0009] -種改善鎳基電熱合金性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1)采 用非自耗電磁感應(yīng)熔煉工藝制備母合金錠，所述母合金錠的元素組成及其質(zhì)量配比為：C : 0. 5%, Si ：0. 24%, Μη ：0. 7%, A1 ：3%, Cr ：25. 6%, Fe ：1. 2 %, Hf ：1. 7 %, Nb ：2. 4%, V ： 1. 1 %、Mo : L 5 %、Ti :0· 7 %、S彡(λ 001 %、P彡（λ 001 %，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)；（2) 采用粉末冶金工藝制備中間合金，包括：將〇. 2-0. 4微米的高純鎳粉和0. 6-0. 8微米的氧化 鈰粉末采用機(jī)械球磨混合均勻，二者質(zhì)量比為100 : 1. 2,球磨時(shí)間36小時(shí)，混合均勻后，將 上述粉末裝入放電等離子體燒結(jié)設(shè)備中，在真空條件下邊加壓邊燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1250°C， 時(shí)間為4小時(shí)，隨爐冷卻后得到中間合金；（3)將母合金錠和中間合金放入磁懸浮真空感應(yīng) 熔煉爐內(nèi)，母合金錠和中間合金質(zhì)量比為100 : 3. 5,抽真空至lX10_3Pa，充入高純氬氣至 1 X 104Pa，在2900°C以上熔煉后隨爐冷卻成合金錠；（4)均勻化退火：將合金錠放入真空熱 處理爐內(nèi)，在真空度IX l(T3Pa、溫度900°C下保溫24小時(shí)后隨爐冷卻；（5)熱軋盤條：將試 樣進(jìn)行熱軋盤條，熱軋溫度：ll〇(TC -1200°C，開軋溫度：1150°C，終軋溫度：950°C，每道次 變形量< 15%; (6)將熱軋盤條后的坯件進(jìn)行多道次拉拔、中間退火、拉拔、中間退火、拉拔， 其中間退火溫度為850°C，時(shí)間為40min，油淬，每道次變形量< 10% ;(7)漂洗后在光亮退 火爐中退火，退火溫度850°C，線速度為1. 5m/mint，最終得到符合規(guī)格的鎳基電熱合金成 品。
[0010] 本發(fā)明實(shí)施例能夠有效提高電熱合金絲的力學(xué)性能、電阻率和使用壽命，克服了 現(xiàn)有技術(shù)中的不足，具有較廣的工業(yè)應(yīng)用前景。具體測(cè)試數(shù)據(jù)如下：
[0011] 表1抗拉強(qiáng)度（MPa)和延伸率（％ )
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種改善鎳基電熱合金性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1)采 用非自耗電磁感應(yīng)熔煉工藝制備母合金錠，所述母合金錠的元素組成及其質(zhì)量配比為：C: 0. 4-0. 6%, Si ：0. 2-0. 3%, Μη ：0. 6-0. 9%, A1 ：2-4%, Cr :25-26%. Fe ：l-2%,Hf ：l-2%, Nb :2-3 %、V :0· 5-1. 5 %、Mo : 1-2 %、Ti :0· 5-0. 8 %、S 彡 0· 003 %、P 彡 0· 003 %，余量為 鎳和不可避免的雜質(zhì)；(2)采用粉末冶金工藝制備中間合金，包括：將0. 2-0. 4微米的高 純鎳粉和〇. 6-0. 8微米的氧化鈰粉末采用機(jī)械球磨混合均勻，二者質(zhì)量比為100 : 1? 2,球磨時(shí)間30-40小時(shí)，混合均勻后，將上述粉末裝入放電等離子體燒結(jié)設(shè)備中，在真空 條件下邊加壓邊燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200°C -1300°C，時(shí)間為3-5小時(shí)，隨爐冷卻后得到中 間合金；（3)將母合金錠和中間合金放入磁懸浮真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，母合金錠和中間合 金質(zhì)量比為100 : 3?4,抽真空至lX10_3Pa，充入高純氬氣至lX104Pa，在2900°C以 上熔煉后隨爐冷卻成合金錠；(4)均勻化退火：將合金錠放入真空熱處理爐內(nèi)，在真空度 1 X l(T3Pa、溫度900°C下保溫24小時(shí)后隨爐冷卻；（5)熱軋盤條：將試樣進(jìn)行熱軋盤條，熱 軋溫度：ll〇〇°C -1200°C，開軋溫度：1150°C，終軋溫度：950°C，每道次變形量彡15% ;(6) 將熱軋盤條后的坯件進(jìn)行多道次拉拔、中間退火、拉拔、中間退火、拉拔，其中間退火溫度為 840°C _860°C，時(shí)間為30-40min，油淬，每道次變形量彡10%;(7)漂洗后在光亮退火爐中退 火，退火溫度850°C，線速度為l_2m/mint，最終得到符合規(guī)格的鎳基電熱合金成品。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種改善鎳基電熱合金性能的方法，所述母合金錠的元素組成 及其質(zhì)量配比優(yōu)選為：C :0· 5%、Si :0· 24%、Mn :0· 7%、A1 :3%、Cr :25. 6%、Fe :1. 2%、Hf : 1. 7%、Nb :2. 4%、V :1. l%、Mo :1. 5%、Ti :0· 7%、S 彡 0· 001%、P 彡 0· 001%，余量為鎳和 不可避免的雜質(zhì)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種改善鎳基電熱合金性能的方法，高純鎳粉和氧化鋪粉末質(zhì) 量比優(yōu)選為100 : 1. 2。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種改善鎳基電熱合金性能的方法，母合金錠和中間合金質(zhì)量 比優(yōu)選為100 : 3. 5。
【文檔編號(hào)】C22C19/05GK104087769SQ201410301931
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】郭健, 郭小芳, 郭乃林 申請(qǐng)人:鹽城市鑫洋電熱材料有限公司