CN103882265A - 一种排气阀用镍基高温合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种排气阀用镍基高温合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.05-0.15、铝1.2-1.5、钨4.0-4.2、锰3.6-3.8、钼0.02-0.05、铬0.005-0.008、钒0.1-0.2、锆0.02-0.04、铁24.0-25.5、锑0.2-0.5、镍余量。本发明镍合金通过添加钨、钼、锑等多种元素，使合金晶粒细化，提高了合金的耐高温性和耐燃气腐蚀性能，而且强度高，耐磨性好，能够在600-1000℃下长期工作，而且降低了铬的使用量，降低了成本。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。

Description

一种排气阀用镍基高温合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属合金材料的制造领域，尤其涉及一种排气阀用镍基高温合金材料及其制备方法。
背景技术
镍合金具有良好的力学、物理和化学性能，还具有优异的抗氧化性、耐蚀性和高温强度。镍基高温合金在650～1000℃高温下有较高的强度和抗氧化、抗燃气腐蚀能力，是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。目前排气阀大量使用用镍基高温合金，但是镍基高温合金含铬量高，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种排气阀用镍基高温合金材料及其制备方法，该铜合金材料具有强度高、耐磨性好、耐高温、耐燃气腐蚀、成本低的优点。
本发明的技术方案如下：
一种排气阀用镍基高温合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.05-0.15、铝1.2-1.5、钨4.0-4.2、锰3.6-3.8、钼0.02-0.05、铬0.005-0.008、钒0.1-0.2、锆0.02-0.04、铁24.0-25.5、锑0.2-0.5、镍余量。
所述的排气阀用镍基高温合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯镍与废镍合金按1：0.3-0.5比例作为镍基质来源，将纯镍加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废镍熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）铁、铬、碳；（2）铝、锰、锑；（3）钼、钨；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为21-25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以230-240℃/小时速率升温至810-830℃，保温50-70分钟，再以230-240℃/小时速率升温至1220-1235℃，保温3-4h；再以320-340℃/小时速率降温至80-100℃，保温1-2小时；再以200-220℃/小时速率升温至850-870℃，保温50-70分钟，再以200-220℃/小时速率升温至1120-1130℃，保温3-4h；再以300-320℃/小时速率降温至80-100℃，保温1-2小时；再以200-220℃/小时速率升温至880-890℃，保温16-17小时，再以270-280℃/小时速率降温至80-100℃，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：粘土10-12、刚玉粉3-4、氮化铝5-6、高岭土8-10、天青石1-2、树木灰烬1-2、氢氧化铝8-10、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、萤石粉3-4、碳酸钙粉4-5、Bi2O3 2-3；其制备方法是将粘土、刚玉粉、氮化铝、高岭土、天青石、树木灰烬、氢氧化铝、玉石粉、蒙脱石混合，加热至2600-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本发明的有益效果
本发明镍合金通过添加钨、钼、锑等多种元素，使合金晶粒细化，提高了合金的耐高温性和耐燃气腐蚀性能，而且强度高，耐磨性好，能够在600-1000℃下长期工作，而且降低了铬的使用量，降低了成本。通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，使用废镍作为原料，使合金力学性能更好，品质稳定均一。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。
具体实施方式
一种排气阀用镍基高温合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.05-0.15、铝1.2-1.5、钨4.0-4.2、锰3.6-3.8、钼0.02-0.05、铬0.005-0.008、钒0.1-0.2、锆0.02-0.04、铁24.0-25.5、锑0.2-0.5、镍余量。
所述的排气阀用镍基高温合金材料的生产方法如下：
（1）、准备纯镍与废镍合金按1：0.4比例作为镍基质来源，将纯镍加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废镍熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）铁、铬、碳；（2）铝、锰、锑；（3）钼、钨；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以235℃/小时速率升温至820℃，保温60分钟，再以235℃/小时速率升温至1226℃，保温3.5h；再以330℃/小时速率降温至90℃，保温1.5小时；再以210℃/小时速率升温至860℃，保温60分钟，再以210℃/小时速率升温至1125℃，保温3.5h；再以310℃/小时速率降温至90℃，保温1.5小时；再以210℃/小时速率升温至885℃，保温1.5小时，再以275℃/小时速率降温至90℃，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成：粘土10、刚玉粉4、氮化铝5、高岭土8、天青石1、树木灰烬2、氢氧化铝8、玉石粉4、蒙脱石1、萤石粉4、碳酸钙粉4、Bi2O3 3；其制备方法是将粘土、刚玉粉、氮化铝、高岭土、天青石、树木灰烬、氢氧化铝、玉石粉、蒙脱石混合，加热至2600-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本实施例排气阀用镍基高温合金材料，抗拉强度 бb为1141Mpa，屈服强度921MPa，硬度值HB为106，延伸率13%。

Claims (4)

1.一种排气阀用镍基高温合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.05-0.15、铝1.2-1.5、钨4.0-4.2、锰3.6-3.8、钼0.02-0.05、铬0.005-0.008、钒0.1-0.2、锆0.02-0.04、铁24.0-25.5、锑0.2-0.5、镍余量。
2.根据权利要求1所述的排气阀用镍基高温合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯镍与废镍合金按1：0.3-0.5比例作为镍基质来源，将纯镍加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废镍熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）铁、铬、碳；（2）铝、锰、锑；（3）钼、钨；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为21-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的排气阀用镍基高温合金材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以230-240℃/小时速率升温至810-830℃，保温50-70分钟，再以230-240℃/小时速率升温至1220-1235℃，保温3-4h；再以320-340℃/小时速率降温至80-100℃，保温1-2小时；再以200-220℃/小时速率升温至850-870℃，保温50-70分钟，再以200-220℃/小时速率升温至1120-1130℃，保温3-4h；再以300-320℃/小时速率降温至80-100℃，保温1-2小时；再以200-220℃/小时速率升温至880-890℃，保温16-17小时，再以270-280℃/小时速率降温至80-100℃，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的排气阀用镍基高温合金材料的生产方法，其特征在于：所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：粘土10-12、刚玉粉3-4、氮化铝5-6、高岭土8-10、天青石1-2、树木灰烬1-2、氢氧化铝8-10、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、萤石粉3-4、碳酸钙粉4-5、Bi2O3 2-3；其制备方法是将粘土、刚玉粉、氮化铝、高岭土、天青石、树木灰烬、氢氧化铝、玉石粉、蒙脱石混合，加热至2600-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
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