耐热耐磨耐高温氧化抗热腐蚀硅化物合金

摘要

本发明涉及一种耐热耐磨耐高温氧化抗热腐蚀硅化物合金。本合金的成分范围:Si:2－30%,Al:0.2－15%,C:0.2－10%,Cr:2－40%,Ni:2－60%,Fe:2－60%,还可添加Ti:0－50%,或/和W:0－70%,或/和Mo:0－50%通过冶炼惰性气体雾化制成。

说明书

本发明涉及一种硅化物合金，尤其是一种耐热耐磨耐高温氧化抗热腐蚀硅化物合金。

在现代工业的诸多领域日益广泛地需要使用同时具有耐热、耐高温氧化、耐高温(热腐蚀)又耐磨的金属材料。目前用于650-1000温度范围的耐热、耐高温腐蚀的金属材料主要是钴基超合金。然而钴在世界上储量不丰，价格昂贵。随着现代冶金、化工、核能、汽车工业内燃机制造业等工业的发展，对钴的需求日增，因此研制新型合金在这一领域取代价格昂贵的重要战略金属钴，已成当务之急。

本发明的目的在于提供一种以硅化物、碳化物等复合强化的新型耐热耐磨耐高温氧化抗热腐蚀硅化物合金。本发明的目的是这样实现的：

本发明合金的成分范围：Si：2-30％，Al：0.2-15％，C：0.2-10％，Cr：2-40％，Ni：2-60％，Fe：2-60％通过冶炼惰性气体雾化制成。

本发明的优点和积极效果是：

1.这类合金中含有较高的硅，在铸态和等离子喷焊态均能在合金中形成镍的硅化物、铬的硅化物和复合硅化物，其显微硬度HV1000-2300。这种内生硅化物有较高的稳定性，在合金经850℃，32小时保温后，硅化物仍稳定存在，这样就能保证在高温工作条件下对合金起增强作用。

2.溶入基体的硅对合金基体有一定的增强作用，且提高碳的活性，促进碳化物生成，使碳化物和硅化物共同成为主要增强硬质相，硬质相在合金中占50Vol％以上。同时加入适量其它合金元素，对改善合金性能起一定的作用。这类合金的宏观硬度可在HRC40-60，按使用要求控制。

3.研制的合金在高温氧化过程中形成由SiO₂、Al₂O₃、NiSiO₄、NiCr₂O₄、NiCrO₄等复合氧化物组成的致密氧化膜，对材料起有效的保护作用，仅合金具有高的抗氧化性能(与钻基超合金相当)。

4.研制的合金在850℃Na₂SO₄+NaCl熔盐中有较好的与钻基合金相当的抗熔盐热腐蚀稳定性。

5.研制的合金具有较好的等离子喷焊工艺性能和液相烧结工艺性能。

6.研制的合金在高温、高速磨损条件下，已表现出较好的耐磨性，用其制作的经受高温高速(1000-1200℃的钢棒，以80m/s的高速通过)磨损作用的导卫部件在引进美国Morgen公司的高速线轧生产线上使用，其使用寿命为现有导卫部件的两倍以上。

本发明的实施例为：

用含Si：7-10％，Al：0.5-2％，C：0.8-1.5％，Cr：18-22％，以及含Fe：13-17％的镍基合金，通过冶炼惰性气体雾化制成合金粉末或铸造成制品，

使用本合金时，采用表面涂敷工艺(如等离子喷焊)在钢铁材料表面制备硅化物冶金涂层。

本合金还可在冶炼时添加Ti：10-50％，或/和w：10-70％，或/和Mo：10-50％制作合金，如用50-70％的含硅5-10％的硅化物合金与30-50％的TiC，在1400℃左右用真空烧结或在氢气中烧结制备的金属陶瓷，其硬度达到HRA85以上。或者也可以再添加WC或MoC，制成合金。