CN103589911B - 抗氧化镍合金 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗氧化镍合金，其特征在于具有以下化学组成(按重量％计)：4-7的Cr、4-5的Si、0.1-0.2的Y、0.1-0.2的Mg、0.1-0.2的Hf，剩余为Ni和不可避免的杂质。优选的实施方案为具有以下的化学组成(按重量％计)：6的Cr、4.4的Si、0.1的Y、0.15的Mg、0.1的Hf，剩余为Ni和不可避免的杂质。该合金具有改进的抗氧化性能和高温下良好的蠕变性能。

Description

抗氧化镍合金
技术领域
本发明涉及一种暴露在大约1100℃极高温下的氧化气氛中的N型热电偶护套。这种恶劣的作业要求发生在例如当测量现代燃气轮机中的温度时。尤其是，本发明涉及一种具有改进的蠕变性能的抗氧化Ni合金。
背景技术
现有技术已知的申请人的GT24/GT26型燃气轮机，以连续燃烧的原理为基础运转。这意味着，在第一燃烧室中通过添加大约50％的总燃料(按基本载重)加热压缩空气。.比后，燃烧气体膨胀通过第一涡轮(单级高压涡轮)，大约以系数2降低压力。然后剩余的燃料加入到第二燃烧室，在第二燃烧室燃烧气体被第二次加热到最高涡轮入口温度，并最终在低压涡轮中膨胀。第二燃烧室被设计为自发着火，即第一涡轮的排出气体的温度必须使得自发着火与注入所述燃烧室的燃料一起发生。基于这个原因，必须监控和测量热气流的温度。为此，申请人使用具有护套的热电偶。
已知的用于热电偶的护套合金为例如IN600、IN617以及所谓的。这是一种含有4.5％的Al的γ′增强Ni合金，其具有良好的抗张和应力断裂性能，遗憾地是在抗氧化方面其表现出不令人满意的性能，而且与热电偶丝合金的热膨胀系数不匹配。
其他商业化的护套合金为例如和，其都是含有不同含量的不同添加元素的Ni基底合金，所述添加元素例如是Si、Y、Mo。它们对长期高温应用没有表现出令人满意的抗氧化能力。
另外，已知使用商品名为Nisil(镍-硅)和Nicrosil(镍-铬硅)的镍合金作为N型热电偶丝。这些合金具有改进的氧化性能，并且相对于其他标准基底金属热电偶合金，对达到1200℃的温度测量显示出增强的热电稳定性，这是因为他们的化学组成降低了热电不稳定性。这通过以下实现：增加镍基底中铬和硅的浓度以引起氧化从内部模式转变为外部模式；并且选择添加的元素例如Mg，其氧化形成扩散屏障，并因此形成氧化抑制膜。在此应用中，Nisil作为热电偶的负导线，而Nicrosil作为N型热电偶的正导线。
遗憾的是，这些材料显示出固有的低蠕变强度并具有相对低的抗张和应力断裂性能，在兼容性护套材料的制造和选择上需要考虑到这一点。
在N型热电偶丝，特别是Nisil导线中已知的过早损坏归因于护套合金，例如、IN600或ss316和Nisil以及Nicrosil热电偶丝合金之间的热膨胀系数不匹配。由于热循环期间强加的交变应变，热电偶导线可能机械地破坏。应变主要是由纵向应力造成的，所述纵向应力是因为热电偶和不同的护套合金的不同的线性膨胀温度系数引起的。
发明内容
本发明的目的是避免上述现有技术的缺陷。
本发明的目的在于，找到一种适用作用于N型热电偶丝的护套材料的材料，其可在极高温度的燃气轮机的氧化气氛中使用而不存在任何问题。在上述温度中，所述护套材料应具有足够的抗氧化能力和相对良好的应力断裂性能(良好的长期可靠性)以及良好的热电稳定性。
依据本发明，这一目的通过一种镍合金实现，所述镍合金具有以下化学组成(按重量％计)：4-7的Cr、4-5的Si、0.1-0.2的Y、0.1-0.2的Mg、0.1-0.2的Hf，剩余为Ni和不可避免的杂质。
本发明优选的实施方案是具有以下化学组成(按重量％计)的合金：6的Cr、4.4的Si、0.1的Y、0.15的Mg、0.1的Hf，剩余为Ni和不可避免的杂质。
与已知的商业化护套材料例如用于N型热电偶丝的 或相比较，本发明的合金在高温下显示出改进的抗氧化性，因此其在氧化气氛中在非常高的温度下用作用于N型热电偶的护套材料可具有一定优势。本发明的合金与N型热电偶丝之间没有明显的热膨胀系数不匹配。
附图说明
本发明的示范性实施方案在附图中阐明，其中：
图1：显示了对本发明的合金和不同的商业化合金在室温下的抗张试验结果；
图2：显示了对本发明的合金和不同的商业化合金在800℃/50MPa下的蠕变试验结果；和
图3：显示了对本发明的合金和不同的商业化合金在1100℃下的氧化性能。
具体实施方式
下文依据示范性实施方案和附图更加详细地解释本发明。
表1列出了所测试的合金各自的化学组成。合金组分按重量％计算。
表1：所测试的合金的化学组成
合金Nisil-Ml为本发明的合金，其他5种合金为本领域中商业化可获得的材料。这是一种微合金化的Nisil，其中添加了0.1的Y、0.1的Hf和很高的Cr含量(6％)。Nisil-Ml的最大优点在于，与Nisil相比在热膨胀性能上没有改变。
表1中具有标称组成的不同材料(无)的纽扣大小的样品通过在电弧炉内熔化制备。Nisil-Ml的化学性质被设计成同时具有改进的抗氧化性和与由Nisil或Nicrosil制成的热电偶丝相近的热膨胀系数。制备的纽扣大小的样品在室温下进行重度冷轧，变形度为大约70％。冷轧后的样品在800℃下进行1h的热处理以获得完全再结晶的结构。从热处理的部分以机械制作小尺寸样品。
图1显示出对这些合金在室温下的抗张试验结果，以及在文献(参见，HD-3008D，HaynesIntermational，Inc.2008)中报道的的相应的性能。
如预期的那样，与其他合金相比，显示出最高的抗张强度，但与Nisil和Nicrosil相比，本发明的合金Nisil-Ml显示出改进的抗张强度。这是不同化学组成，特别是Cr和Hf导致的结果。这两种元素都提高了蠕变强度和抗氧化能力。
在800℃/50MPa下的应力断裂结果在图2中列出。本发明的合金Nisil-Ml具有高伸长率(接近45％)和比Nisil更好的应力断裂性能，但具有与Nicrosil和商业化护套合金或相比较低的应力断裂性能。
上述合金(包括)的平面试样在1000℃温度的空气中进行超过1500h的氧化试验。图3显示氧化结果，以这些合金每平方厘米的重量增加量表示。
在图中可以看出，与Nicrosil和商业化护套合金或相比，Nisil-Ml显示改进的氧化性能，但仅比Nisil和稍差。
N型热电偶合金（Nisil和Nicrosil)具有相对低的抗张和应力断裂性能。这些性能需要在兼容性护套材料的制造和选择中考虑到。这是为了避免由于热电偶丝和护套材料之间的热膨胀系数不匹配而造成的热电偶丝的机械损坏。尽管商业化护套材料或具有接近热电偶丝材料(Nisil、Niscrosil)的热膨胀系数，但关于对长期高温应用的抗氧化能力它们并不令人满意。这可以通过本发明的合金实现。

Claims (8)

1.抗氧化镍合金，其特征在于具有以下的化学组成(按重量％计)：4-7的Cr、4-5的Si、0.1-0.2的Y、0.1-0.2的Mg、0.1-0.2的Hf，剩余为Ni和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的抗氧化镍合金，其特征在于按重量％计5-6的Cr。
3.如权利要求2所述的抗氧化镍合金，其特征在于按重量％计6的Cr。
4.如权利要求1所述的抗氧化镍合金，其特征在于按重量％计4.4的Si。
5.如权利要求1所述的抗氧化镍合金，其特征在于按重量％计0.1的Y。
6.如权利要求1所述的抗氧化镍合金，其特征在于按重量％计0.15的Mg。
7.如权利要求1所述的抗氧化镍合金，其特征在于按重量％计0.1的Hf。
8.如权利要求1-7中任一项所述的抗氧化镍合金，其特征在于所述合金用作N型热电偶护套材料。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102011050537B3 (de) 2011-05-20 2012-10-25 Krauss-Maffei Wegmann Gmbh & Co. Kg Geschütz und militärisches Fahrzeug

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4749546A (en) 1985-09-12 1988-06-07 Bell-Irh Proprietary Limited Nickel based alloys for high temperature applications
JPS6347367A (ja) * 1986-08-18 1988-02-29 Toshiba Corp 薄膜処理装置
US4834807A (en) 1986-11-10 1989-05-30 Bell-Irh Limited Thermocouples of enhanced stability
AU613902B2 (en) 1987-05-14 1991-08-15 Nicrobell Pty Limited Stable high-temperature thermocouple cable
AU619456B2 (en) * 1987-05-20 1992-01-30 Nicrobell Pty Limited High-temperature mineral-insulated metal-sheathed cable
US5204059A (en) * 1988-07-25 1993-04-20 Mitsubishi Metal Corporation Ni base alloy for spark plug electrodes of internal combustion engines
RU2088684C1 (ru) * 1990-11-19 1997-08-27 Инко Эллойз Интернэшнл Инк. Сплав, стойкий к окислению (варианты)
RU2149202C1 (ru) * 1996-04-16 2000-05-20 Сименс Акциенгезелльшафт Изделие для направления горячего, окисляющего газа
JPH10251787A (ja) * 1997-03-11 1998-09-22 Hitachi Metals Ltd 熱伝導特性に優れた点火プラグ用電極材料
JP4042367B2 (ja) * 2001-08-10 2008-02-06 住友金属工業株式会社 熱電対と、その保護管材料およびその材料の使用方法
DE10224891A1 (de) * 2002-06-04 2003-12-18 Bosch Gmbh Robert Legierung auf Nickelbasis
JP4468044B2 (ja) * 2004-03-30 2010-05-26 株式会社東芝 熱電材料および熱電変換素子
JP4706441B2 (ja) * 2004-11-04 2011-06-22 日立金属株式会社 点火プラグ用電極材料
DE102006035111B4 (de) * 2006-07-29 2010-01-14 Thyssenkrupp Vdm Gmbh Nickelbasislegierung
JP5500452B2 (ja) * 2008-09-30 2014-05-21 日立金属株式会社 Ｎｉ基合金の製造方法及びＮｉ基合金
EP2631324A4 (en) * 2010-10-19 2014-04-16 Nat Inst For Materials Science NICKEL-BASED SUPER-LUBRICATING ELEMENT COMPRISING A HAZARD-RESISTANT LAYER COATING THEREIN

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