一种高强度镍铬合金丝及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202311793155.0 | 申请日 | 2023-12-25 | 公开(公告)号 | CN117737547A | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
| 申请人 | 江苏启迪合金有限公司; | 发明人 | 庄红芳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于金属材料加工领域，具体涉及一种高强度镍铬 合金 丝及其制备方法，该高强度镍铬合金丝包括以下重量份数的原料Cr：31.0‑35.0％、Co：5.0‑7.0％、Mo：4.0‑6.0％、Fe：5.0‑7.0％、Nb：1.2‑2.5％、Al与Ti总量：2.5‑5.0％、Ta：2.0‑2.5％、B：0.3‑0.5％、Y：0.30‑0.45％、C：＜0.10％、S：＜0.015％、Ni余量，经熔炼‑脱气处理‑高温精炼‑低温精炼‑再‑ 重熔 精炼‑ 退火 后进行 锻造 、 轧制 ，制备成合金盘条；经多道次的 拉拔 ‑退火并进行固溶‑时效处理得到，可有效解决 现有技术 中镍铬合金丝使用塑性差、强度低、易脆裂的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高强度镍铬合金丝，其特征在于：包括以下重量份数的粉末原料： |
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| 说明书全文 | 一种高强度镍铬合金丝及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于金属材料领域，具体涉及一种高强度镍铬合金丝及其制备方法。 背景技术[0002] 随着我国重工业技术的进步，我国核工业、航天技术也得到了长足的发展，伴随着金属材料性能的要求越来高高，核工业、航空器的工作环境严苛，长期处于高温高压的工作环境下，对于金属材料的高强度提出了新的更高的要求。 [0004] 现有高温合金的Cr含量一般在25％以下，其主要固溶于γ相基体当中，可起到固溶强化效果。Cr含量的增加可以显著提高钢的强度、硬度、热处理淬透性及耐腐蚀性等，但过高含量的Cr将导致材料的塑性加工性能急剧降低，易出现加工裂纹，这导致合金材料塑性加工困难，低塑性也会导致合金的强度降低、抗氧化抗蚀性降低。 发明内容[0005] 本发明的目的是针对现有技术中高Cr含量的镍铬合金丝材料的塑性差导致强度低、耐蚀性的问题，提供了一种新型高强度镍铬合金丝及其制备方法。 [0006] 为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： [0007] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0008] Cr：31.0‑35.0％、Co：5.0‑7.0％、Mo：4.0‑6.0％、Fe：5.0‑7.0％、Nb：1.2‑2.5％、Al与Ti总量：2.5‑5.0％、Ta：2.0‑2.5％、B：0.3‑0.5％、Y：0.30‑0.45％、C：＜0.10％、S：＜0.015％、Ni余量。 [0009] 作为优选，所述Cr与Co的总量不低于38.0％。 [0010] 作为优选，所述Co与Mo的总量不低于10.0％。 [0011] 作为优选，所述Al与Ti的重量比为1.0‑1.5：1。 [0012] 作为优选，所述Al与Ti的重量比为1.2‑1.4：1。 [0013] 作为优选，所述Fe与Nb的重量比为2.8‑4.2：1。 [0014] 作为优选，所述Mo与B重量比为11.0‑13.3：1。 [0015] 作为优选，所述C的含量不低于0.01％。 [0016] 作为优选，所述S的含量不低于0.005％。 [0017] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0018] S1：原材料按照配方质量百分比称取，处理得到均匀细化的混合粉体； [0019] S2：将混合粉体，进行脱气处理并烧结成棒坯； [0023] S6：加工成所需尺寸的合金丝并进行固溶‑时效处理。 [0024] 作为优选，所述S1中处理工艺为将原料粉体加入到乙醇中，在500‑2000r/min磁力搅拌2‑5h后，置于50KHz超声处理2h，得到乙醇悬浮液；过滤，取不溶物，放置在80℃干燥箱中进行干燥处理2h，得到混合粉体。 [0025] 作为优选，所述S2中脱气处理工艺为炉温保持在600‑650℃，真空度小于0.1Pa，保持8‑12h；所述烧结工艺为以10‑20℃/min的加热速率，升温至1220‑1280℃，然后对表面施加150‑200MPa的气体压力，并在恒压恒温下保持4‑6h随炉冷却，获得直径为60‑80mm的圆柱形粉末烧结棒坯。 [0026] 作为优选，所述S3中高温精炼为1750‑1850℃下熔炼30‑45min；低温精炼为1650‑1700℃下熔炼15‑25min。 [0027] 作为优选，所述S4中轧制工艺为在1100‑1250℃下保温0.5‑1.5h，950‑1100℃下热轧成合金盘条。 [0028] 作为优选，所述S5预处理为将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；所述的拉拔，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工，得到合金丝；所述退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为850‑950℃。 [0029] 作为优选，所述的S6中固溶为氮气环境下，加热至950‑1050℃，保温2‑3h，继续加热至1050‑1100℃，保温2‑3h，继续加热至1100‑1150℃，保温1‑2h，继续加热至1150‑1170℃，保温1‑2h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至800‑850℃下，保温3‑8h，空冷，再加热至750‑770℃下，保温10‑15h，空冷。 [0030] 本发明具有如下的有益效果： [0031] (1)本发明提供了一种高强度镍铬合金丝，以Ni‑Cr为基体，保证材料的高强度、高温抗氧化和抗腐蚀性能；Co可提高抗碳化性能，提高塑性和热加工性能；Mo可细化晶粒，提高合金热稳定性。Mo、Co的加入达到固溶强化作用，提升其抗高温氧化能力和热强性。稍过量的Mo、Co又能与C生成碳化物，碳化钴等硬质相弥散分布在固溶强化的基体中，提高高温强度和塑性；此外Mo有抑制碳化物聚合的作用，可达到微细化均匀化分布，使合金组织稳定，高温硬度的均衡作用，因此适量的Mo、Co的加入及其用量对Ni‑Cr合金力学强度、塑性地提升有积极影响。 [0032] (2)本发明提供了一种高强度镍铬合金丝，首先、合金中加入了一定量的Nb和Fe。Fe可控制热膨胀；Nb可降低应变裂纹倾向，合理设计了Ni‑Fe合金组分配比，可提高合金的塑性、高温强度、耐腐蚀等性能。此外，Nb与O有很好的亲和力，可生成稳定氧化物Nb2O5，提高氧化物的稳定性，具有延缓腐蚀、提高强度的作用。第二、合金中加入了微量的稀土元素Y，一方面Y与Nb协同作用，在高温下可以减少氧化物之间的孔洞，降低Cr离子向外层的扩散速度，具有良好的抗高温氧化性能；另一方面，通过与O、S高温下形成配位，可优先形成纳米颗粒，提高材料的高温氧化性能，其在γ、γ ′、γ"相界面、晶界和位错上数密度更高，提升高温强度和抗氧化能力。 [0033] (3)本发明提供了一种高强度镍铬合金丝，合金中加入了一定量的Al、Ti，首先、可形成弥散γ′相，提高合金高温强度；第二、在时效过程中析出并均匀分布于基体中，可进一步提高材料在高温下的强度、耐腐蚀性能；第三、其合适的配比有利于γ′弥散相的析出，提高镍基高温合金的高温性能；第四、其为活泼元素，提升合金材料的可焊性。 [0034] (4)本发明提供了一种高强度镍铬合金丝，合金中加入了一定比例的Mo、Fe、B，首先、在高温重熔过程中，可发生反应形成Mo2FeB2和Mo2NiB2三元硼化物硬质相，具有强极性B‑B键，具有优异的耐腐蚀、硬度、耐磨性等力学性能。 [0035] (5)本发明提供了一种高强度镍铬合金丝的制备方法，首先，通过醇洗降低杂质含量，内部缺陷少，有效降低有害碳化物的析出与偏聚。第二、通过高低温精炼与重熔进一步去除和降低有害杂质，提高合金的纯净度及可塑性；同时促进三元硼化物硬质相地生成，提高力学性能。第三、脱气工艺进一步除去挥发分以及表面氧化层，提高合金强度。第四、氮气环境下采用多步分级固溶处理，使合金成分经多次固溶充分分布均匀，并降低氧化影响；采用分级时效处理，调整强化相的大小、数量和分布，粗大的γ ′相与细小的γ′相弥散析出并存，具有最佳的综合性能。具体实施方式： [0036] 以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明，而非是对本发明的范围限定。 [0037] 实施例1 [0038] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0039] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0040] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0041] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0042] S1：原材料按照配方质量百分比称取加入到乙醇中，在1000r/min磁力搅拌4h后，置于50KHz超声处理2h，得到乙醇悬浮液；过滤，取不溶物，放置在80℃干燥箱中进行干燥处理2h，得到均匀细化的混合粉体； [0043] S2：将混合粉体置入脱气炉中进行脱气并烧结成棒坯；其中，脱气处理工艺为炉温保持在630℃，真空度小于0.1Pa，保持10h；烧结工艺为以15℃/min的加热速率，升温至1250℃，然后对表面施加180MPa的气体压力，并在恒压恒温下保持5h随炉冷却，获得直径为70mm的圆柱形粉末烧结棒坯； [0044] S3：将棒坯放入熔炼炉中进行熔炼，经1800℃下高温精炼40min；1650℃下低温精炼25min，再重熔精炼，浇铸成合金锭； [0045] S4：合金锭缓慢加热到1050℃，保温35h进行退火处理后；在950℃下，开坯锻造成合金坯I，锻造比为3.5，在1000℃回火加热1.5h后，1050℃下锻造成合金坯II，锻造比为6，再在同温度下锻造成合金坯III，锻造比为3的工艺下进行锻造；在1250℃下保温0.5h，1100℃下热轧成Φ8.5mm的合金盘条； [0046] S5：对合金盘条预处理后进行多道次的拉拔‑退火；其中预处理工艺为将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；然后进行拉拔，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工，得到合金丝；退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为900℃，最终得到Φ1.0mm合金丝； [0047] S6：进行固溶‑时效处理；固溶为氮气环境下，加热至1000℃，保温2.5h，继续加热至1050℃，保温3h，继续加热至1130℃，保温1.5h，继续加热至1160℃，保温1.5h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至820℃下，保温5h，空冷，再加热至760℃下，保温12h，空冷。 [0048] 实施例2 [0049] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0050] Cr：31.0％、Co：7.0％、Mo：4.0％、Fe：6.0％、Nb：2.0％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.5％、B：0.3％、Y：0.45％、C：0.01％、S：0.005％、Ni余量。 [0051] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0052] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0053] S1：原材料按照配方质量百分比称取加入到乙醇中，在2000r/min磁力搅拌2h后，置于50KHz超声处理2h，得到乙醇悬浮液；过滤，取不溶物，放置在80℃干燥箱中进行干燥处理2h，得到均匀细化的混合粉体； [0054] S2：将混合粉体置入脱气炉中进行脱气并烧结成棒坯；其中，脱气处理工艺为炉温保持在600℃，真空度小于0.1Pa，保持12h；烧结工艺为以10℃/min的加热速率，升温至1220℃，然后对表面施加150MPa的气体压力，并在恒压恒温下保持6h随炉冷却，获得直径为80mm的圆柱形粉末烧结棒坯； [0055] S3：将棒坯放入熔炼炉中进行熔炼，经1850℃下高温精炼30min；1700℃下低温精炼15min，再重熔精炼，浇铸成合金锭； [0056] S4：合金锭缓慢加热到1050℃，保温35h进行退火处理后；在950℃下，开坯锻造成合金坯I，锻造比为3.5，在1000℃回火加热1.5h后，1050℃下锻造成合金坯II，锻造比为6，再在同温度下锻造成合金坯III，锻造比为3的工艺下进行锻造；在1100℃下保温1.5h，950℃下热轧成Φ8.5mm的合金盘条； [0057] S5：对合金盘条预处理后进行多道次的拉拔‑退火；其中预处理工艺为将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；然后进行拉拔，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工，得到合金丝；退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为850℃，最终得到Φ1.0mm合金丝； [0058] S6：进行固溶‑时效处理；固溶为氮气环境下，加热至1050℃，保温2h，继续加热至1100℃，保温2h，继续加热至1150℃，保温1h，继续加热至1170℃，保温1h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至800℃下，保温8h，空冷，再加热至750℃下，保温15h，空冷。 [0059] 实施例3 [0060] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0061] Cr：35.0％、Co：5.0％、Mo：5.0％、Fe：7.0％、Nb：2.5％、Al与Ti总量：5.0％、Ta：2.0％、B：0.45％、Y：0.40％、C：0.06％、S：0.010％、Ni余量。 [0062] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0063] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0064] S1：原材料按照配方质量百分比称取加入到乙醇中，在500r/min磁力搅拌5h后，置于50KHz超声处理2h，得到乙醇悬浮液；过滤，取不溶物，放置在80℃干燥箱中进行干燥处理2h，得到均匀细化的混合粉体； [0065] S2：将混合粉体置入脱气炉中进行脱气并烧结成棒坯；其中，脱气处理工艺为炉温保持在650℃，真空度小于0.1Pa，保持8h；烧结工艺为以20℃/min的加热速率，升温至1280℃，然后对表面施加200MPa的气体压力，并在恒压恒温下保持4h随炉冷却，获得直径为60mm的圆柱形粉末烧结棒坯； [0066] S3：将棒坯放入熔炼炉中进行熔炼，经1750℃下高温精炼45min；1650℃下低温精炼25min，再重熔精炼，浇铸成合金锭； [0067] S4：合金锭缓慢加热到1050℃，保温35h进行退火处理后；在950℃下，开坯锻造成合金坯I，锻造比为3.5，在1000℃回火加热1.5h后，1050℃下锻造成合金坯II，锻造比为6，再在同温度下锻造成合金坯III，锻造比为3的工艺下进行锻造；在1200℃下保温1h，1050℃下热轧成Φ8.5mm的合金盘条； [0068] S5：对合金盘条预处理后进行多道次的拉拔‑退火；其中预处理工艺为将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；然后进行拉拔，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工，得到合金丝；退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为950℃，最终得到Φ1.0mm合金丝； [0069] S6：进行固溶‑时效处理；固溶为氮气环境下，加热至950℃，保温3h，继续加热至1050℃，保温3h，继续加热至1100℃，保温2h，继续加热至1150℃，保温2h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至850℃下，保温3h，空冷，再加热至770℃下，保温10h，空冷。 [0070] 实施例4 [0071] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0072] Cr：32.0％、Co：6.5％、Mo：6.0％、Fe：5.0％、Nb：1.2％、Al与Ti总量：2.5％、Ta：2.2％、B：0.5％、Y：0.30％、C：0.09％、S：0.014％、Ni余量。 [0073] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0074] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0075] S1：原材料按照配方质量百分比称取加入到乙醇中，在1500r/min磁力搅拌3h后，置于50KHz超声处理2h，得到乙醇悬浮液；过滤，取不溶物，放置在80℃干燥箱中进行干燥处理2h，得到均匀细化的混合粉体； [0076] S2：将混合粉体置入脱气炉中进行脱气并烧结成棒坯；其中，脱气处理工艺为炉温保持在630℃，真空度小于0.1Pa，保持10h；烧结工艺为以15℃/min的加热速率，升温至1280℃，然后对表面施加150MPa的气体压力，并在恒压恒温下保持6h随炉冷却，获得直径为70mm的圆柱形粉末烧结棒坯； [0077] S3：将棒坯放入熔炼炉中进行熔炼，经1800℃下高温精炼35min；1680℃下低温精炼20min，再重熔精炼，浇铸成合金锭； [0078] S4：合金锭缓慢加热到1050℃，保温35h进行退火处理后；在950℃下，开坯锻造成合金坯I，锻造比为3.5，在1000℃回火加热1.5h后，1050℃下锻造成合金坯II，锻造比为6，再在同温度下锻造成合金坯III，锻造比为3的工艺下进行锻造；在1150℃下保温1.5h，1100℃下热轧成Φ8.5mm的合金盘条； [0079] S5：对合金盘条预处理后进行多道次的拉拔‑退火；其中预处理工艺为将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；然后进行拉拔，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工，得到合金丝；退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为900℃，最终得到Φ1.0mm合金丝； [0080] S6：进行固溶‑时效处理；固溶为氮气环境下，加热至1000℃，保温2.5h，继续加热至1080℃，保温2.5h，继续加热至1100℃，保温2h，继续加热至1160℃，保温1.5h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至800℃下，保温5h，空冷，再加热至750℃下，保温15h，空冷。 [0081] 实施例5 [0082] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0083] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.41％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.010％、Ni余量。 [0084] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0085] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0086] 实施例6 [0087] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0088] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.50％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.010％、Ni余量。 [0089] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0090] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0091] 实施例7 [0092] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0093] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：2.1％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0094] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0095] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0096] 实施例8 [0097] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0098] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.4％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0099] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0100] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0101] 实施例9 [0102] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0103] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0104] 上述Al与Ti的重量比为1.2：1。 [0105] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0106] 实施例10 [0107] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0108] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0109] 上述Al与Ti的重量比为1.4：1。 [0110] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0111] 实施例11 [0112] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0113] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0114] 上述Al与Ti的重量比为1.0：1。 [0115] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0116] 实施例12 [0117] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0118] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0119] 上述Al与Ti的重量比为1.5：1。 [0120] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0121] 实施对比例1‑13均与实施例1对比： [0122] 实施对比例1 [0123] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0124] Cr：31.0％、Co：5.0％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0125] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0126] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0127] 实施对比例2 [0128] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0129] Cr：32.0％、Co：5.0％、Mo：4.0％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0130] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0131] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0132] 实施对比例3 [0133] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0134] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：7.0％、Nb：1.2％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0135] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0136] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0137] 实施对比例4 [0138] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0139] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0140] 上述Al与Ti的重量比为1：1.3。 [0141] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0142] 实施对比例5 [0143] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0144] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：4.0％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0145] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0146] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0147] 实施对比例6 [0148] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0149] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0150] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0151] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0152] 实施对比例7 [0153] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0154] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、S：0.01％、Ni余量。 [0155] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0156] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0157] 实施对比例8 [0158] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0159] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、Ni余量。 [0160] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0161] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0162] 实施对比例9 [0163] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0164] Cr：32.0％、Co：6.2％、W：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0165] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0166] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法同具体实施例1。 [0167] 实施对比例10 [0168] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0169] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0170] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0171] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0172] S1：将原材料按照配方质量百分比称取置入脱气炉中进行脱气并烧结成棒坯；其中，脱气处理工艺为炉温保持在630℃，真空度小于0.1Pa，保持10h；烧结工艺为以15℃/min的加热速率，升温至1250℃，然后对表面施加180MPa的气体压力，并在恒压恒温下保持5h随炉冷却，获得直径为70mm的圆柱形粉末烧结棒坯； [0173] S2：将棒坯放入熔炼炉中进行熔炼，经1800℃下高温精炼40min；1650℃下低温精炼25min，再重熔精炼，浇铸成合金锭； [0174] S3：合金锭缓慢加热到1050℃，保温35h进行退火处理后；在950℃下，开坯锻造成合金坯I，锻造比为3.5，在1000℃回火加热1.5h后，1050℃下锻造成合金坯II，锻造比为6，再在同温度下锻造成合金坯III，锻造比为3的工艺下进行锻造；在1250℃下保温0.5h，1100℃下热轧成Φ8.5mm的合金盘条； [0175] S4：对合金盘条预处理后进行多道次的拉拔‑退火；其中预处理工艺为将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；然后进行拉拔，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工，得到合金丝；退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为900℃，最终得到Φ1.0mm合金丝； [0176] S5：进行固溶‑时效处理；固溶为氮气环境下，加热至1000℃，保温2.5h，继续加热至1050℃，保温3h，继续加热至1130℃，保温1.5h，继续加热至1160℃，保温1.5h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至820℃下，保温5h，空冷，再加热至760℃下，保温12h，空冷。 [0177] 实施对比例11 [0178] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0179] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0180] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0181] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0182] S1：原材料按照配方质量百分比称取加入到乙醇中，在1000r/min磁力搅拌4h后，置于50KHz超声处理2h，得到乙醇悬浮液；过滤，取不溶物，放置在80℃干燥箱中进行干燥处理2h，得到均匀细化的混合粉体； [0183] S2：将混合粉体放入熔炼炉中进行熔炼，经1800℃下高温精炼40min；1650℃下低温精炼25min，再重熔精炼，浇铸成合金锭； [0184] S3：合金锭缓慢加热到1050℃，保温35h进行退火处理后；在950℃下，开坯锻造成合金坯I，锻造比为3.5，在1000℃回火加热1.5h后，1050℃下锻造成合金坯II，锻造比为6，再在同温度下锻造成合金坯III，锻造比为3的工艺下进行锻造；在1250℃下保温0.5h，1100℃下热轧成Φ8.5mm的合金盘条； [0185] S4：对合金盘条预处理后进行多道次的拉拔‑退火；其中预处理工艺为将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；然后进行拉拔，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工，得到合金丝；退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为900℃，最终得到Φ1.0mm合金丝； [0186] S5：进行固溶‑时效处理；固溶为氮气环境下，加热至1000℃，保温2.5h，继续加热至1050℃，保温3h，继续加热至1130℃，保温1.5h，继续加热至1160℃，保温1.5h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至820℃下，保温5h，空冷，再加热至760℃下，保温12h，空冷。 [0187] 实施对比例12 [0188] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0189] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0190] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0191] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0192] S1：原材料按照配方质量百分比称取加入到乙醇中，在1000r/min磁力搅拌4h后，置于50KHz超声处理2h，得到乙醇悬浮液；过滤，取不溶物，放置在80℃干燥箱中进行干燥处理2h，得到均匀细化的混合粉体； [0193] S2：将混合粉体置入脱气炉中进行脱气并烧结成棒坯；其中，脱气处理工艺为炉温保持在630℃，真空度小于0.1Pa，保持10h；烧结工艺为以15℃/min的加热速率，升温至1250℃，然后对表面施加180MPa的气体压力，并在恒压恒温下保持5h随炉冷却，获得直径为70mm的圆柱形粉末烧结棒坯； [0194] S3：将棒坯放入熔炼炉中进行熔炼，浇铸成合金锭； [0195] S4：合金锭缓慢加热到1050℃，保温35h进行退火处理后；在950℃下，开坯锻造成合金坯I，锻造比为3.5，在1000℃回火加热1.5h后，1050℃下锻造成合金坯II，锻造比为6，再在同温度下锻造成合金坯III，锻造比为3的工艺下进行锻造；在1250℃下保温0.5h，1100℃下热轧成Φ8.5mm的合金盘条； [0196] S5：对合金盘条预处理后进行多道次的拉拔‑退火；其中预处理工艺为将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；然后进行拉拔，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工，得到合金丝；退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为900℃，最终得到Φ1.0mm合金丝； [0197] S6：进行固溶‑时效处理；固溶为氮气环境下，加热至1000℃，保温2.5h，继续加热至1050℃，保温3h，继续加热至1130℃，保温1.5h，继续加热至1160℃，保温1.5h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至820℃下，保温5h，空冷，再加热至760℃下，保温12h，空冷。 [0198] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0199] Cr：12.0％、Co：3.5％、Mo：4.5％、Fe：6.6％、Nb：2.64％、W：4.0％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.02％、Zr：0.08％、RE：0.30％、C：0.06％、Ni余量。 [0200] 上述Al与Ti的重量比为1.2：1。 [0201] 上述RE为Y。 [0202] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0203] S1：原材料按照配方质量百分比称取，加入到乙醇中，在1000r/min磁力搅拌3h后，置于50KHz超声处理2h，得到乙醇悬浮液；过滤，取不溶物，放置在80℃干燥箱中进行干燥处理2h，得到混合粉体； [0204] S2：将S1中的混合粉体，放入熔炼炉中进行熔炼，1800℃下熔炼40min后，在1650℃下熔炼25min，再采用重熔精炼，浇铸成合金锭； [0205] S3：将合金锭缓慢加热到1050℃，保温35h进行退火处理后；在950℃下，开坯锻造成合金坯I，锻造比为3.5，在1000℃回火加热1.5h后，1050℃下锻造成合金坯II，锻造比为6，再在同温度下锻造成合金坯III，锻造比为3的工艺下进行锻造；在轧制工艺为1050℃下保温0.5h，1000℃下热轧成Φ8.5mm的合金盘条； [0206] S4：将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；然后进行拉拔‑退火处理，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工；退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为700℃，最终得到Φ1.0mm合金丝； [0207] S5：将合金丝进行固溶‑时效处理；固溶为氮气环境下，加热至1120℃，保温3h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至760℃下，保温12h，空冷。 [0208] 实施对比例13 [0209] 一种高强度镍铬合金丝，包括以下重量份数的粉末原料： [0210] Cr：32.0％、Co：6.2％、Mo：5.5％、Fe：5.8％、Nb：1.8％、Al与Ti总量：4.0％、Ta：2.2％、B：0.45％、Y：0.35％、C：0.06％、S：0.01％、Ni余量。 [0211] 上述Al与Ti的重量比为1.3：1。 [0212] 一种高强度镍铬合金丝的制备方法，包括以下步骤： [0213] S1：原材料按照配方质量百分比称取加入到乙醇中，在1000r/min磁力搅拌4h后，置于50KHz超声处理2h，得到乙醇悬浮液；过滤，取不溶物，放置在80℃干燥箱中进行干燥处理2h，得到均匀细化的混合粉体； [0214] S2：将混合粉体置入脱气炉中进行脱气并烧结成棒坯；其中，脱气处理工艺为炉温保持在630℃，真空度小于0.1Pa，保持10h；烧结工艺为以15℃/min的加热速率，升温至1250℃，然后对表面施加180MPa的气体压力，并在恒压恒温下保持5h随炉冷却，获得直径为70mm的圆柱形粉末烧结棒坯； [0215] S3：将棒坯放入熔炼炉中进行熔炼，经1800℃下高温精炼40min；1650℃下低温精炼25min，再重熔精炼，浇铸成合金锭； [0216] S4：合金锭缓慢加热到1050℃，保温35h进行退火处理后；在950℃下，开坯锻造成合金坯I，锻造比为3.5，在1000℃回火加热1.5h后，1050℃下锻造成合金坯II，锻造比为6，再在同温度下锻造成合金坯III，锻造比为3的工艺下进行锻造；在1250℃下保温0.5h，1100℃下热轧成Φ8.5mm的合金盘条； [0217] S5：对合金盘条预处理后进行多道次的拉拔‑退火；其中预处理工艺为将合金盘条加热到950℃保温1.5h，油冷进行软化处理，碱煮，接着高压水洗，水洗后酸洗，接着再超声清洗；然后进行拉拔，在拉拔前添加润滑剂，再多道次拉拔加工，得到合金丝；退火为在进行6‑10道次的拉拔之后要进行真空退火，退火温度为900℃，最终得到Φ1.0mm合金丝； [0218] S5：将合金丝进行固溶‑时效处理；固溶为氮气环境下，加热至1160℃，保温1.5h，快速水淬得到固溶态合金；所述的时效为加热至760℃下，保温12h，空冷。 [0219] 分别测定本发明实施例1‑12、实施对比例1‑13制备的高强度镍铬合金丝的物理性能，结果如表1所示。 [0220] 表1各实施例物理测试性能 [0221] [0222] 从实施例1‑12可以观察到，本发明的高强度镍铬合金丝在具有优异的力学性能，兼顾力学强度和塑性，综合性能优异；同时具有优异的抗高温氧化和抗高温腐蚀性。 [0223] 从实施例1与实施对比例1‑2可以观察到，本发明的镍基高温合金丝中适量的Mo、Co、的加入达到固溶强化作用，提升其抗高温氧化能力、热强性以及塑性；从实施例1与实施对比例3可以观察到，Fe、Nb在合金丝的塑性上具有积极影响，Nb具有降低应变裂纹倾向，合理设计Ni‑Fe合金组分配比，可提高合金的高温强度、耐腐蚀等性能；从实施例1与实施对比例4可以观察到，Al、Ti在形成弥散γ′相上，提升力学性能上的重要作用；从实施例1与实施对比例5可以观察到，B与Mo、Fe、Ni发生反应形成的三元硬质相具有优异的力学强度以及抗蚀性；从实施例1与实施对比例6可以观察到Y具有良好的抗高温氧化性能；同时可提升高温强度；从实施例1与实施对比例7‑8可以观察到，微量C可提高强度和塑性；微量的S可提高热强度；从实施例1与实施对比例9可以观察到，W和Mo均为热强元素，但是W的碳化物粗大，分布不均匀，易造成硬度不均，而Mo的碳化物微细且弥散分布强度及抗蚀性更优；从实施例1与实施对比例10‑13可以观察到，合适的制备工艺对合金丝的性能具有较大影响。 [0224] 其中测试方法如下： [0225] (1)力学性能测试：参照GB/T 228.2‑2015《金属材料拉伸试验第1部分：高温试验方法》，试验温度800±4℃；参照GB/T 228‑2002《金属材料室温拉伸试验方法》，试验温度23±5℃。 [0226] (2)热氧化测试：参照HB5258‑83《钢及合金抗氧化性的测定方法》进行。将试样置于预烧至恒重的瓷舟中，使之与瓷舟壁保持线接触。氧化试验在箱式电炉内进行，温度为800℃。采用静态增重法测定，在氧化100h后，取出瓷舟在电子分析天平(感量0.1mg)称重，分别测定重量变化。 [0227] (3)热腐蚀测试：将试样涂上质量比为1:3饱和的NaCl和Na2SO4混合溶液，通过前后2 称重来确定涂盐量，控制盐量在3.0mg/cm 左右置于高温炉中，在同一温度条件下腐蚀，在不同时间依次取出一个或数个试样冷却称重。实验时间为20h，温度为800℃，分别取出瓷舟利用电子分析天平(感量0.1mg)称重，分别测定试样在氧化过程中的质量变化。 |
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