包括载荷承受部分和抗腐蚀部分的金属复合物
专利汇可以提供包括载荷承受部分和抗腐蚀部分的金属复合物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 复合材料 ，用于在 腐蚀 性环境下使用的部件，其中所述材料包括抗腐蚀部分(1)和 载荷 承受部分(2)，其中所述部分(1，2)被设置成彼此相邻近，其中抗腐蚀部分是 铜 － 铝 合金 (Cu/Al)，以及其中载荷承受部分由 铁 基(Fe)、镍基(Ni)或者钴基(Co)合金组成。本 发明 特征在于抗腐蚀部分(1)和载荷承受部分(2)之间设置有扩散阻挡层(3)，并且该扩散阻挡层(3)包含以下物质中的一种：铬(Cr)，或铁(Fe)，或包含合金化物质铬(Cr)或 碳 (C)之一的铁(Fe)。，下面是包括载荷承受部分和抗腐蚀部分的金属复合物专利的具体信息内容。
1.一种复合材料，用于腐蚀性环境下使用的部件，其中所述材料 包括抗腐蚀部分(1)和载荷承受部分(2)，其中所述部分(1，2) 被设置成彼此相邻近，其中所述抗腐蚀部分是铜-铝合金(Cu/Al)，并 且其中所述载荷承受部分由铁基(Fe)、镍基(Ni)或者钴基(Co) 合金组成，其特征在于，在所述抗腐蚀部分(1)和所述载荷承受部分 (2)之间设置有扩散阻挡层(3)，并且该扩散阻挡层(3)包含以下 物质中的一种物质：铬(Cr)，或铁(Fe)，或包含合金化物质铬(Cr) 或碳(C)之一的铁(Fe)。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述扩散阻挡层 (3)包含与合金化元素碳一起的铁，其中碳的量使所述铁在使用温度 下将是奥氏体的。
3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述扩散阻挡层 (3)包含与铬形成合金的铁，其中所述铬的重量百分比在1-30％的范 围内。
4.如权利要求1、2或3所述的复合材料，其特征在于，所述扩 散阻挡层(3)的厚度至少为10μm。
5.如权利要求1、2、3或4所述的复合材料，其特征在于，所述 扩散阻挡层(3)的厚度不超过所述复合材料的总体壁厚的大约25％。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的复合材料，其特征在于， 所述抗腐蚀部分(1)具有以重量百分比的如下组分：
铝2-20
硅＞0-6
铁+镍+钴+锰0-20
稀土金属0-3
余量：铜以及通常出现的合金化元素和杂质。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的复合材料，其特征在于， 所述载荷承受部分(2)具有以重量百分比的如下组分：
铁3-75％
镍8-75％
铬15-35％。
技术领域
背景技术
根据该国际申请，具有抗腐蚀部分和载荷承受部分的复合管解决 了这个问题。抗腐蚀部分由壁厚至少为0.5mm的铜-铝合金组成。载荷 承受部分由壁厚至少为1mm的铁基、镍基或钴基合金组成。具有这种 特性的复合管能够通过传统方法生产出来，例如挤压成型、旋转成型 以及焊接等等。这种复合管被使用在受到严重腐蚀威胁的环境中，比 如在所谓的金属粉尘、碳化作用或者重复渗碳工艺中。
然而，这种复合管在一段时间后就会出现问题。一个问题是这种 管抗腐蚀能力会削弱，并且载荷承受部分的机械强度也会削弱。另一 个问题是所述两个部分之间的结合会随着时间而削弱。
发明内容
本发明由此涉及一种复合材料，其用于在腐蚀性环境中使用的部 件并且包括抗腐蚀部分和载荷承受部分，其中所述部分被设置成彼此 相邻近，其中抗腐蚀部分是铜-铝合金(Cu/Al)，以及其中载荷承受部 分是铁基(Fe)、镍基(Ni)或者钴基(Co)合金。本发明特征在于 抗腐蚀部分和载荷承受部分之间设置有扩散阻挡层，并且该扩散阻挡 层包括以下物质中的一种：铬(Cr)，或铁(Fe)，或具有合金化物 质铬(Cr)或碳(C)的铁(Fe)。
附图说明
下面参考附图所示的本发明实施例来详细描述本发明，其中
图1显示了筒或管的形式的本发明的复合材料；
图2显示了平板元件的形式的本发明的复合材料；
图3和图4各包括一图表。
具体实施方式
根据本发明，抗腐蚀部分和载荷承受部分之间设置有扩散阻挡层 (diffusion barrier)，其中该扩散阻挡层包括以下物质中的一种：铬 (Cr)，或铁(Fe)，或包含合金化物质铬(Cr)或碳(C)的铁(Fe)。
扩散阻挡层由此主要由纯铁或者主要由纯铬所构成。此外，扩散 阻挡层可包含具有铬或者碳作为合金化物质的铁。
下面描述扩散阻挡层包含具有铬或者碳作为合金化物质的铁的情 况。
图1显示了管4的形式的本发明的复合材料。图2显示了平板件的形 式的本发明的复合材料。附图并非依照任何特定比例而显示。
在两个附图中，标号1代表材料的抗腐蚀部分，标号2代表材料的 载荷承受部分，标号3代表扩散阻挡层。然而，本发明并未限制在这些 实施例中。相反，本发明能够应用于各种形状并且能够应用在以下方 式中：即，使得任何所期望形状或构造的整个部件都能由本发明的材 料所形成。
作为本发明的结果，在400-500℃以上温度时，铜在材料的载荷承 受部分中的扩散范围被限制，否则这种扩散会使载荷承受部分机械地 变弱。朝所述部分之间的结合区域内的铝和镍的扩散也受到限制，其 中易碎的结合物镍和铝会作为整体覆盖层而被形成在结合区域中。在 没有扩散阻挡层的情况下，铬在镍、铝中的溶解会导致易碎的富含铬 的铁素体从以镍、铝形成的载荷承受材料中分离出来，由此进一步增 加了易碎性。
此外，在没有扩散阻挡层的时候，镍会扩散到铜-铝合金中，即， 扩散到抗腐蚀部分中并且达到该部分的自由表面，于是削弱了抗腐蚀 特性。
由此，根据本发明，铁基合金被设置用作抗腐蚀铜-铝合金和铁/ 镍/铬合金之间的扩散阻挡层，所述铁/镍/铬合金含有载荷承受镍/钴物 质。
扩散阻挡层相对较薄。
根据一个优选实施例，扩散阻挡层厚度至少为10μm。
此外，扩散阻挡层的厚度不会超过复合材料总体壁厚的大约25％。
总体厚度尽管可以大到1m，但通常在1到10mm范围内。优选地，扩散 阻挡层的厚度不超过2-3mm，这是因为更厚的扩散阻挡层也不会获得任 何附加效果。
还优选使得材料的抗腐蚀部分足够厚以获得其预期的目的以及所 期望的使用寿命。然而该厚度优选不超过10mm。
载荷承受部分的厚度由载荷承受部分的应用中受到的应力所决 定。
根据应用，在温度超过400-600℃时，复合材料在所述环境下是必 需的，并且根据应用，在温度达到850-1000℃时，复合材料以描述的方 式发挥其功能。
扩散阻挡层的功能如下。铜在铁中具有低溶解度，从而导致铜在 载荷承受部分中的更低扩散。
相对于铝，获得了边缘防扩散效应。
相对于合金化物质铬或碳，扩散阻挡层将不包含铬和碳两者。
铬导致铜在铁中的低溶解度。此外，铬使得扩散阻挡层在给定的 较大温度范围内含铁。在铬含量大于13％的情况下，合金可在任意温度 下含铁。相比于奥氏体铁，铁素体铁熔解更少的铜。
此外在含铁材料中，镍和钴的溶解度被限制，其保持扩散率下降。
铬降低了镍的溶解度，一部分是通过稳定铁素体，以使得其在较 高温度范围内保持稳定，以及一部分通过增加铬的含量从而直接减小 镍在铁素体中的溶解度。
铬还能够降低铝的溶解度。
根据本发明的一个优选实施例，合金化物质铬的量处在1-30％(重 量)范围内。
合金化物质C意味着扩散阻挡层能够在给定的较高温度范围内，大 体在732℃之上，成为奥氏体。铝在没有镍的奥氏体中具有低溶解度， 此外在奥氏体中的扩散率也显著低于在铁素体中的扩散率。
根据本发明的一个优选实施例，合金化物质碳以在所使用温度下 铁为奥氏体的数量下存在。
奥氏体扩散阻挡层所提供的一个好处是：相比扩散阻挡层为铁素 体的情况，能导致在热膨胀中更小的差异。
根据一个优选实施例，抗腐蚀部分具有如下组成(以重量百分比)：
铝2-20
硅＞0-6
铁+镍+钴+锰0-20
稀土金属0-3
余量：铜以及通常出现的合金化元素以及杂质。
根据本发明的另一个实施例，载荷承受部分具有如下组分(以重 量百分比)：
铁3-75％
镍3-75％
铬15-35％
此外，也可包含其它合金化物质。
图3和图4显示了扩散的示例，图3为铝，图4为铜，其中显示了没 有以及含有扩散阻挡层的情况。各个附图中的上方图线分别显示了没 有扩散阻挡层时铝和铜的含量，而另一个图线显示了增加扩散阻挡层 之后的含量。
图3和图4中所示曲线取自于沿着900μm长度的直线的EDX扫描 (能量弥散X射线光谱扫描)的结果。样品在900℃温度下退火 (anneal)200小时。
垂线6显示了两种情况下左侧的抗腐蚀部分与右侧的载荷承受部 分之间的原始边界表面。载荷承受部分在两种情况下具有如下组分(以 重量百分比)：
镍60％
铬30％
铁10％
这种混合物具有标准名称UNS NO 6690。
抗腐蚀部分具有如下组分(以重量百分比)：
铝10.5％
铁3.5％
硅0.04％
铜剩余物
还具有较少量的REM(稀土金属)。
扩散阻挡层由纯铁组成。扩散阻挡层的位置由矩形7标记。
图3和图4中明显看到，扩散阻挡层分别导致了铝和铜的扩散的显 著降低。
尽管本发明通过参考多个示意性实施例而被描述，但可以理解的 是，两个部分和扩散阻挡层可包含低浓度的附加合金化物质。
应当理解的是，由于在所附权利要求范围内可以进行改进，因此 本发明并非限制在上述示意性实施例中。
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