一種鎳基合金及其應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及耐腐蝕材料領域，更具體地，涉及一種鎳基合金及其應用。
【背景技術】
[0002] 隨著國民經濟的日益發(fā)展，城市規(guī)模的不斷增大以及我國工業(yè)生產中制藥業(yè)及印 染業(yè)企業(yè)的不斷增多，城市污水、污泥處理的問題顯得越來越突出，工業(yè)生產產生的大量 酸、堿性污染物也越來越多。
[0003] 當水的溫度和壓力超過臨界點值（374. 3°C，22. 05MPa)時，體系中的水就被稱作 "超臨界"的水，通常將溫度超過374°C，且壓力高于22. 05Mpa (諸如23Mpa)的水環(huán)境稱為 超臨界水環(huán)境。而將水加熱至沸點以上，臨界點以下，并控制系統(tǒng)壓力使水保持為液態(tài)，這 種狀態(tài)的水被稱為亞臨界水。目前，可應用于亞臨界水氧化裝置的材料多為鎳基合金，其中 最為普遍的是耐腐蝕哈氏合金C-276及鎳基合金Inconel625。其中，C-276的組分為：鉻： 15. 0% ~16. 5%，鐵：4. 0% ~7. 0%，鑰：15. 0% ~17. 0%，鎢：3. 0% ~4. 5%，釩：0? 1% ~0? 3%， 碳：< 0. 01%，錳：< 1. 0%，硅：< 0. 08%，鈷：< 2. 5%，磷：< 0. 015%，硫：< 0. 01%，其余為基 材鎳。在亞臨界水氧化環(huán)境中，材料的腐蝕主要是由于離子滲透。水環(huán)境中可溶性的磷酸鹽 將增加水溶液的電導率，形成導電性良好的強電解質溶液，從而促進了電化學腐蝕的發(fā)生。 同時，磷酸鹽又能表現出異于其他鹽類的腐蝕特性，這對于鎳鉻氧化膜具有較強的穿透性， 從而進一步加劇了材料在這種環(huán)境中的腐蝕。在市政污泥的處理中，往往磷的總含量較高， 經轉化能產生大量的磷酸根，對現有技術中的C-276及Inconel625能夠產生較強的腐蝕， 導致材料使用周期縮短，制約了在亞臨界水氧化環(huán)境中水處理裝置的發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0004] 針對現有技術中的材料在亞臨界水氧化環(huán)境中耐腐蝕性能差的缺點，本發(fā)明提供 了 一種鎳基合金（ESM-III)。
[0005] 本發(fā)明的一個方面提供了一種鎳基合金，該鎳基合金包括：
[0006] 鉻，21% (重量）~25% (重量）；
[0007] 鈦，1. 2% (重量）~1. 9% (重量）；
[0008] 錳，0? 7% (重量）~0? 9% (重量）；
[0009] 鐵，5. 0% (重量）~8. 0% (重量）；
[0010] 銅，2. 0% (重量）~4. 5% (重量）；
[0011] 基材為鎳。
[0012] 在一些實施例中，鉻的含量為21. 5% (重量）~24. 8% (重量)。
[0013] 在一些實施例中，鐵的含量為5. 5% (重量）~7. 7% (重量)。
[0014] 在一些實施例中，銅的含量為2. 2% (重量）~4. 3% (重量)。
[0015] 在一些實施例中，鎳基合金還包括0? 7% (重量）~1. 0% (重量）的鈷；
[0016] 在一些實施例中，鎳基合金還包括碳和/或娃，其中，碳的含量小于或等于0. 05% (重量)，硅的含量小于或等于0.2% (重量)。
[0017] 本發(fā)明的另一個方面包括上述鎳基合金在腐蝕環(huán)境中的應用。
[0018] 根據一些實施例，腐蝕環(huán)境為亞臨界水氧化環(huán)境。
[0019] 根據一些實施例，亞臨界水氧化環(huán)境的pH值介于4至7之間。
[0020] 根據一些實施例，亞臨界水氧化環(huán)境中包含濃度介于0. 116g/L至0. 348g/L的磷 酸根離子。
[0021] 根據一些實施例，亞臨界水氧化環(huán)境的溫度介于300°C至370°C的范圍內。
[0022] 本發(fā)明的鎳基合金在亞臨界水氧化環(huán)境中具有良好的耐腐蝕性能，尤其是在含有 磷酸根離子的亞臨界水氧化環(huán)境中表現出了優(yōu)異的耐腐蝕能力。
【具體實施方式】
[0023] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通 技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024] 在本發(fā)明的實施例中，鉻在高溫合金奧氏體基體中的一種十分重要的作用是形成 三氧化二鉻型氧化膜，該氧化膜使高溫合金部件具有良好的抗氧化性和耐熱腐蝕性能。因 此本發(fā)明的鎳基合金加入含量控制在21% (重量）至25% (重量）的范圍內的鉻，以改善鎳 基合金在氧化性介質中的耐腐蝕性，其中氧化性介質包括氧化性酸、氧化性酸性鹽，氧化性 堿性鹽等。為改善本發(fā)明鎳基合金的加工性能，可以將鉻的含量優(yōu)選地控制在21. 5% (重 量）至24. 8% (重量）的范圍內。在不同環(huán)境中，改善鎳基合金耐腐蝕性的臨界鉻含量有所 不同，但本發(fā)明中所選取的鉻的含量均可以有效的使本發(fā)明的鎳基合金在腐蝕中具有良好 的耐腐蝕的效果。此外，高溫合金奧氏體基體中的鉻引起晶格畸變，使奧氏體固溶體的強度 提高，起到固溶強化的作用。鉻還可以降低固溶體堆垛層錯能，使高溫持久強度明顯提高。
[0025] 在本發(fā)明的一些實施例中，將鈦的含量控制在1. 2% (重量)至1. 9% (重量）的范圍 內，以使鈦可以在高溫合金中形成強化相。在本發(fā)明的鎳基合金中，部分鈦原子進入Y固 溶體中，從而起到固溶強化的作用，另一部分鈦原子在相中進行沉淀強化。
[0026] 錳既堅硬有富有韌性，使得合金易于加工，因此在本發(fā)明中將錳的含量控在0. 7% (重量）~0? 9% (重量）的范圍內。
[0027] 在本發(fā)明中適量的添加鐵可以改善碳在鎳中的溶解度，進而改善合金對晶間腐蝕 的敏感性，提高其抗?jié)B透性能。因此在本發(fā)明的鎳基合金中將鐵的含量控制在5%(重量)~ 8% (重量）的范圍內，優(yōu)選地控制在5. 2% (重量）~7.7% (重量）的范圍內。此外，鐵的使用 還可降低合金的成本。
[0028] 在具有鎳-鉻-鐵系統(tǒng)的耐腐蝕合金中，加入少量的銅原子可明顯地改善合金在 含磷酸根的環(huán)境中的耐腐蝕性