耐高溫碳鋼封頭的制作方法

　　【專利說明】 耐局溫碳鋼封頭

　　[0001]

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　[0002]本發(fā)明屬于碳鋼封頭，具體涉及一種耐高溫碳鋼封頭。

　　[0003]

　　【背景技術(shù)】

　　封頭作為常壓及承壓容器中不可或缺的零部件，廣泛用于制藥、食品、化工、生物、水處理、環(huán)保、電力、鍋爐壓力容器等領(lǐng)域。裂解爐封頭長期工作在高溫和較強(qiáng)的滲碳環(huán)境中，還需承受一定的壓力，所以使用壽命短，需經(jīng)常更換以免發(fā)生泄漏。

　　[0004]

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種耐高溫碳鋼封頭，耐高溫腐蝕。

　　[0006]本發(fā)明提供的耐高溫碳鋼封頭，其化學(xué)成分為:0.2-0.5%的C、1-2%的S1、2_2.5%的Mn、30-38% 的 Cr、40-48% 的N1、0.5-2.5% 的 Nb、0.05-1% 的 Α1、0.05-1% 的 T1、0.001-0.2%的 Zr,0.1-0.5% 的 Mo,0.001-0.2 的 Ce,0.0005-0.01% 的 Mg、其余為 Fe。

　　[0007]本發(fā)明提供的耐高溫碳鋼封頭，其有益效果在于，具有更高的高溫抗?jié)B碳性和抗高溫氣體腐蝕性能，改善了封頭的力學(xué)性能，延長了設(shè)備使用壽命，節(jié)約了成本。

　　[0008]

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0009]下面結(jié)合一個(gè)實(shí)施例，對本發(fā)明提供的耐高溫碳鋼封頭進(jìn)行詳細(xì)的說明。

　　[0010]

　　實(shí)施例

　　[0011]耐高溫碳鋼封頭，其化學(xué)成分為:0.2-0.5%的C、1-2%的S1、2_2.5%的Mn、30_38%的 Cr,40-48% 的 Ni,0.5-2.5% 的 Nb,0.05-1% 的 A1.0.05-1% 的 T1、。.001-0.2% 的 Zr、0.1-0.5% 的 Mo、0.001-0.2 的 Ce、0.0005-0.01% 的 Mg、其余為 Fe。

　　【主權(quán)項(xiàng)】

　　1.一種耐高溫碳鋼封頭，其特征在于，其化學(xué)成分為:0.2-0.5%的C、l-2%的S1、.2-2.5% 的 Mn,30-38% 的 Cr,40-48% 的 Ni,0.5-2.5% 的 Nb,0.05-1% 的 Α1、0.05-1% 的 T1、.0.001-0.2% 的 Zr,0.1-0.5% 的 Mo,0.001-0.2 的 Ce,0.0005-0.01% 的 Mg、其余為 Fe。

　　【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐高溫碳鋼封頭，其化學(xué)成分為：0.2-0.5%的C、1-2%的Si、2-2.5%的Mn、30-38%的Cr、40-48%的Ni、0.5-2.5%的Nb、0.05-1%的Al、0.05-1%的Ti、0.001-0.2%的Zr、0.1-0.5%的Mo、0.001-0.2的Ce、0.0005-0.01%的Mg、其余為Fe。具有更高的高溫抗?jié)B碳性和抗高溫氣體腐蝕性能，改善了封頭的力學(xué)性能，延長了設(shè)備使用壽命，節(jié)約了成本。

　　【IPC分類】C22C30-00, F16J13-00

　　【公開號】CN104630594

　　【申請?zhí)枴緾N201310559026

　　【發(fā)明人】杜學(xué)梅

　　【申請人】青島旭升封頭有限公司

　　【公開日】2015年5月20日

　　【申請日】2013年11月12日

　　一種用于石化工業(yè)爐的三次風(fēng)管的制作方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于石化工業(yè)爐的H次風(fēng)管。

　　【背景技術(shù)】

　　[0002] 石化工業(yè)爐H次風(fēng)管的工作介質(zhì)為空氣和顆粒狀鍛燒石油焦，工作溫度通常為 1200-135(TC，該工作環(huán)境對H次風(fēng)管的力學(xué)性能、硬度、耐沖刷能力等提出了很高的要求。 目前，該類H次風(fēng)管的材料多為進(jìn)口 HK40,其化學(xué)成分為（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）；C 0. 35-0. 45%，Si 0. 5-2. 0%，Mn《1. 50%，Cr 23. 0-27. 0%，Ni 19. 0-22. 0%，Mo《0. 50%，P《0. 04%，S《0. 04〇/〇， 化余量。HK40屬于中碳耐熱鋼，具有較好的高溫工作能力，但W HK40為材料的H次風(fēng)管 在使用超過1年后容易出現(xiàn)烙化、穿孔等現(xiàn)象，使用壽命和更換周期較短，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增 加。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于石化工業(yè)爐的H次風(fēng)管， 是由一種新的合金材料制成。相比于HK40產(chǎn)品，本發(fā)明的H次風(fēng)管在常溫和高溫下均表現(xiàn) 出明顯更為優(yōu)異的力學(xué)性能和硬度，在應(yīng)用中具有更好的耐沖刷能力和更長的使用壽命， 從而能夠顯著減少更換次數(shù)，節(jié)約成本。

　　[0004] 本發(fā)明的用于石化工業(yè)爐的H次風(fēng)管，其特征在于，由包含下列化學(xué)成分的 合金材料制成（按質(zhì)量百分比計(jì)）；c 0. 35-0. 45%，Cr 26. 0-30. 0%，Ni 38. 0-42. 0〇/〇， W 14. 0-17. 0〇/〇, Si 1.0-2. 5〇/〇，Mn《2. 0〇/〇，Nb 1.5-3. 0〇/〇，Ce 0.5-1. 5〇/〇，S《0.015〇/〇， P《0. 015%，化余量。

　　[0005] 優(yōu)選地，所述合金材料中，C 0. 40-0. 45%，Cr 27. 0-29. 0%，Ni 38. 0-40. 0〇/〇， W 14. 5-16. 0%，Si 1. 0-1. 5%，Mn 1. 0-2. 0%，Nb 1. 5-2. 0%，Ce 0. 5-1. 5%，S《0. 015〇/〇， P《0. 015%，化余量。

　　[0006] 更為優(yōu)選地，所述合金材料中，C 0. 42%，Cr 27. 8%，Ni 38. 5%，W 15. 1%，Si 1. 2〇/〇， Mn 1. 8%，Nb 1. 7%，Ce 0. 8%，S《0. 01%，P《0. 01%，化余量。

　　[0007] 在本發(fā)明中，作為制作材料的合金材料可WW金屬鉛、金屬媒、金屬鶴、金屬鋪、魄 鐵、娃鐵和猛鐵為原料，按照各元素比例進(jìn)行稱量配比，然后經(jīng)過常規(guī)合金制備工藝加工而 成。加工過程中，原料的烙煉和混合過程可W使用直讀光譜儀對試樣包進(jìn)行化學(xué)成分分析， W確保化學(xué)成分達(dá)標(biāo)；可采用本領(lǐng)域熟悉且公知的方法監(jiān)控烙煉溫度，如使用紅外線測溫 儀或接觸式熱電偶測溫。

　　[0008] 利用已知組成的合金材料制備石化工業(yè)爐H次風(fēng)管的工藝對本領(lǐng)域技術(shù)人員而 言是公知的，例如可W采用現(xiàn)有技術(shù)中W HK40為材料制備H次風(fēng)管的那些常規(guī)制備工藝。 更為具體地，例如可W采用常規(guī)的靜態(tài)鑄造、離也鑄造等。根據(jù)使用需要，本發(fā)明的合金材 料可用來制造各種規(guī)格尺寸的產(chǎn)品。

　　[0009] 相比于現(xiàn)有技術(shù)中W HK40為原材料制成的H次風(fēng)管產(chǎn)品，本發(fā)明通過調(diào)整合金 材料的元素構(gòu)成，使得各組分之間發(fā)揮出了更加優(yōu)越的協(xié)同功能。本發(fā)明的H次風(fēng)管具有 優(yōu)異的常溫、高溫力學(xué)性能和硬度，耐磨性能優(yōu)越，在實(shí)際應(yīng)用中的綜合性能明顯優(yōu)于HK40 產(chǎn)品。通過本發(fā)明，國內(nèi)相關(guān)行業(yè)能夠有效降低對進(jìn)口材料的依賴，從而促進(jìn)行業(yè)健康發(fā) 展。

　　[0010] 附圖簡要說明 圖1是實(shí)施例中制備的石化工業(yè)爐H次風(fēng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　[0011]

　　【具體實(shí)施方式】 W下將結(jié)合實(shí)施例W對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)將其理解為對本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制。

　　[0012] 連施例 制備具有如附圖1所示結(jié)構(gòu)的石化工業(yè)爐H次風(fēng)管，具體尺寸如下；Ll=1046mm， L2=418mm，A=560mm，B=E=355mm，C=D=305mm，R=10mm。

　　[0013] 1、模具制作 根據(jù)產(chǎn)品外形尺寸制作木模； 造型，根據(jù)產(chǎn)品外形尺寸確定型腔尺寸，型腔內(nèi)徑為產(chǎn)品外形尺寸加3mm余量，打氣 目良，修型，放置冷鐵，造型材料為普通型砂； 制內(nèi)芯，內(nèi)芯尺寸為

　　[0014] 2、靜態(tài)鑄造 A、根據(jù)合金材料的組成要求，W金屬鉛、金屬媒、金屬鶴、金屬鋪、魄鐵、娃鐵和猛鐵為 原料，按照各元素比例進(jìn)行稱量配比W備用；合金材料的化學(xué)組分如下(質(zhì)量百分比）；C 0. 42%，Cr 27. 8%，Ni 38. 5%，W 15. 1%，Si 1. 2%，Mn 1. 8%，佩 1. 7%，Ce 0. 8%，S《0. 01〇/〇， P《0. 01%，化余量。

　　[0015] B、將金屬鉛、金屬媒、金屬鶴、金屬鋪和魄鐵加入中頻電爐烙煉，待溫度達(dá)到 1660-170(TC時(shí)出爐，然后加入娃鐵和猛鐵，得到合金液體。

　　[0016] C、將合金液體注入模具中。

　　[0017] D、待自然冷卻后，取出成形的H次風(fēng)管鑄件，并對管段內(nèi)外表面采用外車內(nèi)錯(cuò)(外 表面車削、內(nèi)表面錯(cuò)孔）的方法進(jìn)行加工，得到符合結(jié)構(gòu)和尺寸要求的材料成品。

　　[001引 對比例 W HK40為合金原材料，其他條件不變，參照上述實(shí)施例制備同樣規(guī)格的H次風(fēng)管。其 中，使用的HK40的化學(xué)組分如下(質(zhì)量百分比）；C 0. 43%，Cr 26. 2%，Ni 19. 5%，Si 1. 5%，Mn 1. 1%，Mo 0. 35%，S 0. 007%，P 0. 008%，化余量。

　　[001引 產(chǎn)品巧能表征 對產(chǎn)品的常溫和高溫力學(xué)性能W及常溫硬度進(jìn)行了測試，并檢測了產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)中 的表現(xiàn)。

　　[0020] 1、常溫力學(xué)性能試驗(yàn) 根據(jù)GB/T228制備試樣和進(jìn)行試驗(yàn)，對產(chǎn)品常溫下（25C )的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度進(jìn)行 測試，測試結(jié)果見表1。

　　[00川 表1

　　【主權(quán)項(xiàng)】

　　1. 一種用于石化工業(yè)爐的三次風(fēng)管，其特征在于，由包含下列化學(xué)成分的合金材料制 成（按質(zhì)量百分比計(jì)）：c 0· 35-0. 45%，Cr 26. 0-30. 0%，Ni 38. 0-42. 0%，W 14. 0-17. 0%，Si 1. 0-2. 5%，Mn 彡 2. 0%，Nb 1. 5-3. 0%，Ce 0· 5-1. 5%，S 彡 0· 015%，P 彡 0· 015%，F(xiàn)e 余量。

　　2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石化工業(yè)爐的三次風(fēng)管，其特征在于：所述合金材 料中，C 0· 40-0. 45%，Cr 27. 0-29. 0%，Ni 38. 0-40. 0%，W 14. 5-16. 0%，Si I. 0-1. 5%，Mn 1. 0-2. 0%，Nb 1. 5-2. 0%，Ce 0· 5-1. 5%，S 彡 0· 015%，P 彡 0· 015%，F(xiàn)e 余量。

　　3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石化工業(yè)爐的三次風(fēng)管，其特征在于：所述合金材料中， C 0. 42%, Cr 27. 8%, Ni 38. 5%, W 15. 1%, Si I. 2%, Mn I. 8%, Nb I. 7%, Ce 0. 8%, S^0.0 1%, P 彡 0· 01%，F(xiàn)e 余量。

　　【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于石化工業(yè)爐的三次風(fēng)管，由包含下列化學(xué)成分的合金材料制成：C0.35-0.45%，Cr26.0-30.0%，Ni38.0-42.0%，W14.0-17.0%，Si1.0-2.5%，Mn≤2.0%，Nb 1.5-3.0%，Ce 0.5-1.5%，S≤0.015%，P≤0.015%，F(xiàn)e余量。相比于現(xiàn)有產(chǎn)品，本發(fā)明具有更為優(yōu)越的常溫和高溫力學(xué)性能以及硬度，具有更好的耐沖刷能力，更能適應(yīng)實(shí)際工作環(huán)境，具有更長的使用壽命，從而能夠減少更換次數(shù)、節(jié)約成本。

　　【IPC分類】C22C30-00

　　【公開號】CN104630595

　　【申請?zhí)枴緾N201410826378

　　【發(fā)明人】李勤峰

　　【申請人】江蘇雙勤民生冶化設(shè)備制造有限公司

　　【公開日】2015年5月20日

　　【申請日】2014年12月26日

　　一種高韌性抗輻照多基元合金及制備方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001] 本發(fā)明設(shè)及低溫環(huán)境領(lǐng)域和抗福照環(huán)境領(lǐng)域，具體設(shè)及一種高初性抗福照多基元 合金及制備方法。

　　【背景技術(shù)】

　　[0002] 低溫下存儲液化天然氣、氨氣和氧氣等低溫貶罐材料的選擇，一直是工業(yè)上較為 關(guān)注的問題。另外，在一些熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆，其反應(yīng)堆的線圈盒和整個(gè)支撐系統(tǒng)也需要超 低溫材料，其中線圈盒的極限使用溫度為-269°c，其它部件的使用溫度也在-150°cw下。 目前，在該種極限環(huán)境中主要使用的316LN不誘鋼材料，據(jù)文獻(xiàn)（束潤濤，陳方玉.核級 316LN純奧氏體實(shí)巧焊絲焊接的超低溫性能研究[J].現(xiàn)代焊接，2013, 12:28-32.)報(bào)道，核 級316LN純奧氏體焊縫，在液氮-196°C溫區(qū)，沖擊功為81. 8J ;據(jù)文獻(xiàn)（G巧ssel 0, Krilger L, Frommeyer G, Meyer LW. High strength Fe-Mn- (Al, Si)TRIP/TWIP steels develop ment-properties-application. International Journal of Plasticity. 2000 ; 16 (10-11) :1391-409.)報(bào)道，TWIP鋼在液氮-196°C溫區(qū)，沖擊功為80.8J。其次，在經(jīng)濟(jì)、高效、 清潔能源核電中，核裂變堆中存在大量的福射，具有很大的危害性，抗福照材料的選擇也 是核工業(yè)的重點(diǎn)研究方向，特別是超水臨界堆（Super critical water reactor, SCWR)、 事故容錯(cuò)燃料（Accident Tolerant化el, AT巧等概念的提出和設(shè)計(jì)，未來核燃料包殼 材料的福射劑量更高，給未來抗福照材料的選擇帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。因此，需要在 低溫材料領(lǐng)域W及抗福照材料領(lǐng)域需要選擇合適安全性高的材料。多基元合金合金 (Multiple-Based-Element Alloys，MBE alloys)是近年來發(fā)展的新型材料，類似于高滴合 金。通常，多基元合金被認(rèn)為是由=個(gè)W上的合金元素按照等原子比或近等原子比合金化， 其混合滴在烙點(diǎn)處可W克服混合洽的作用，即當(dāng)：〇〉1，一般傾向于形成多基元固溶體相的 一類合金。該里Q=Tm* ASmh/l AHmhI，表示合金凝固時(shí)多基元固溶體相的形成能力。 A Smh為混合滴，I A HmhI為混合洽的絕對值，Tm為多基元合金的烙點(diǎn)。多基元合金具有高 的混合滴，高混合滴能夠促進(jìn)無序多組元固溶體的形成，該種多組元固溶體各組元之間固 溶度大，無法區(qū)分固溶體中的溶劑組元和溶質(zhì)組元，稱之為超級固溶體。多基元合金也更多 地體現(xiàn)出了多種合金元素的集體效應(yīng)，使得多基元合金具有一些傳統(tǒng)合金無法比擬的優(yōu)異 性能，在工業(yè)生產(chǎn)方面具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，超低溫高性能材料的選擇W及抗福照材 料的選擇和應(yīng)用，是未來相關(guān)工業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的方向。

　　[0003] 現(xiàn)有的多基元合金的制備方法主要采用電弧烙煉和銅模吸鑄的方法，所獲得的多 基元合金鑄錠質(zhì)量在50g W下，鑄錠體積小，銅模吸鑄的體積也小，且操作復(fù)雜，使得多基 元合金未來的應(yīng)用范圍受到了限制，不利于未來工業(yè)大產(chǎn)品化方向的發(fā)展。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0004] 為有效解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高初性抗福照多基元合金及制備方法。

　　[0005] 一種高初性抗福照多基元合金，所述該多基元合金為面屯、立方固溶體結(jié)構(gòu)，合金 組分的原子比率表達(dá)式為AlxMCr化Ni，其中X為原子比率，0《X《50%，M是饑V、鋪Mn或 鉆Co中的任一種；

　　[0006] 進(jìn)一步地，所述M為純度在99.9%W上的饑V、鋪Mn或鉆Co中的任一種。

　　[0007] 進(jìn)一步地，相組成結(jié)構(gòu)為簡單面屯、立方固溶體結(jié)構(gòu)。

　　[000引一種制備上述的多基元合金的制備方法，包括W下步驟：

　　[0009] 步驟1 ;先設(shè)計(jì)合金成分的原子比率表達(dá)式為Al,MCrFeNi，其中，X為原子比率， 0《X《50%，再按照原子比率換算成質(zhì)量比；

　　[0010] 步驟2:使用砂紙和砂輪機(jī)去除純度在99. 9% W上的冶金原料A1、M(V、Mn或Co 一種）、&、化和Ni的表面氧化皮，并使用工業(yè)己醇超聲波震清洗原料金屬，烘干，待用；

　　[0011] 步驟3 ;按照步驟1中設(shè)計(jì)好的原子比率表達(dá)式，選擇原子比率在步驟1中X范圍 內(nèi)金屬原料M中的任意一種，將步驟2中處理過的原料分別進(jìn)行精確稱量配比，總質(zhì)量在 1. 5kg ~5kg ;

　　[001引步驟4 ;將總質(zhì)量為1. 5kg~5kg的金屬原料，從真空磁懸浮烙煉爐的上腔體將部 分原料放入水冷銅相蝸中，其他原料放置在腔體預(yù)置處；

　　[001引步驟5:對真空磁懸浮烙煉爐的樣品室進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到5X1(T中a后，充 入工業(yè)氣氣直到爐內(nèi)壓力達(dá)到半個(gè)大氣壓，40kw、80kw、120kw階梯式功率感應(yīng)加熱，加熱時(shí) 間依次為2~3mins、4~5mins、7~8mins，多基元合金原料融化；

　　[0014] 步驟6;將放置在腔體預(yù)置處的多基元合金原料，加入已經(jīng)為融化狀態(tài)的多基元 合金原料中，再次進(jìn)行階梯式功率感應(yīng)加熱；

　　[0015] 步驟7 ;鑄錠倒置，待原料全部加入后，再反復(fù)烙煉2~3次，烙煉冷卻成合金錠， 該合金錠結(jié)構(gòu)主要為面屯、立方固溶體，所述合金錠為大尺寸多基元合金，質(zhì)量為1. 5kg~ 5kg。

　　[0016] 本發(fā)明的有益效果；本發(fā)明制成的高初性抗福照AlyMCr化Ni系多基元合金，合金 組分的原子百分比表達(dá)式為；AlxMCrFeNi，其中，0《X < 50at%，M是Co、Mn或V中的任一 種。該多基元合金為面屯、立方固溶體結(jié)構(gòu)，在初性和抗福照方面性能優(yōu)異，不存在初脆轉(zhuǎn)變 溫度。室溫下，沖擊功為294. 34J，而且溫度越低，沖擊初性越高，在液氮-196°C溫區(qū)，沖擊 功為371. 45J，較TWIP鋼的沖擊初性提高360%，較核級316LN純奧氏體鋼焊縫金屬提高 364%。在福照劑量為0~6(Mpa左右，該多基元合金的福照腫脹率較化-15化-20Ni不誘 鋼降低95. 8%。在低溫材料和抗福照材料方面都有廣闊的應(yīng)用前景。

　　[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)勢在于：

　　[001引 （1)本發(fā)明的制備出的AlyMCr化Ni系多基元合金，不存在初脆轉(zhuǎn)變溫度，室溫 下，沖擊功為294. 34J，而且溫度越低，沖擊初性越高，在液氮-196°C溫區(qū)，該高滴合金的沖 擊功為371. 45J，TWIP鋼的沖擊功為80. 8J，核級316LN純奧氏體鋼焊縫金屬的沖擊功為 81. 8J。較TWIP鋼的沖擊初性提高360%，較核級316LN純奧氏體鋼焊縫金屬的沖擊初性提 高 364%。

　　[0019] (2)與現(xiàn)有奧氏體不誘鋼化-15化-20Ni (福照參數(shù)；化離子福照；6(Mpa福照劑 量；常溫）的抗福照腫脹率相比，抗福照腫脹率降低95.8%。本發(fā)明多基元合金福照參數(shù)： Au離子福照；劑量；56化a福照劑量；常溫。

　　[0020] (3)制備出的多基元合金體積可調(diào)，較傳統(tǒng)電弧烙煉和銅模吸鑄的方法，可W制備 出較大體積的多基元合金材料，利于未來工業(yè)大產(chǎn)品化方向的發(fā)展。

　　【附圖說明】

　　[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中高初性抗福照多基元合金鑄錠示意圖；

　　[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1合金福照前后X畑曲線示意圖；

　　[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1合金福照腫脹率曲線示意圖；

　　[0024] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1合金沖擊功曲線示意圖；

　　[0025] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1合金在RT(298K)、200K、77K S個(gè)溫度下沖擊斷口形貌圖；

　　[0026] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例2合金鑄態(tài)的X畑曲線示意圖。

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。

　　[002引相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修 改、等效方法W及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì) 節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有該些細(xì)節(jié)部分的 描述也可W完全理解本發(fā)明。

　　[0029] 本發(fā)明提供了一種高初性抗福照多基元合金及制備方法，制成的Al,MCr化Ni系 多基元合金，合金組分的原子百分比表達(dá)式為；Al,MCrFeNi，其中，0《X < 50%，M是Co、 Mn或V中的任一種。該多基元合金為面屯、立方固溶體結(jié)構(gòu)，在初性和抗福照方面性能優(yōu) 異，不存在初脆轉(zhuǎn)變溫度，室溫下，沖擊功為294. 34J，而且溫度越低，沖擊初性越高，在液 氮-196°C溫區(qū)，沖擊功為371. 45J，較TWIP鋼的沖擊初性提高360%，較核級316LN純奧氏 體鋼焊縫金屬提高364%。在福照

　　劑量為0~6(Mpa左右，該多基元合金的福照腫脹率較 Fe-15化-20Ni不誘鋼降低95. 8%。在低溫材料和抗福照材料方面都有廣闊的應(yīng)用前景。

　　[0030] 本發(fā)明還提供一種高初性抗福射照多基元合金及制備方法，該多基元合金類似于 高滴合金，傳統(tǒng)方法制備該合金時(shí)，所獲得的合金體積較小，不利于工業(yè)化大產(chǎn)品方向的發(fā) 展。本方面的制備方法可W制備出大體積試樣，可W對沖擊初性性能測試，沖擊初性試樣尺 寸a〇X10X55mm 3,2mm" U"型口），下面將根據(jù)該制備方法詳細(xì)解釋本發(fā)明。

　　[0031] 步驟1 ;先設(shè)計(jì)合金成分的原子比率表達(dá)式為AlxMCrFeNi，其中，0《x《50%，再 按照原子比率換算成質(zhì)量比；

　　[003引步驟2:使用砂紙和砂輪機(jī)去除純度在99. 9% W上的冶金原料A1、M(V、Mn或Co 一種）、&、化和Ni的表面氧化皮，并使用工業(yè)己醇超聲波震清洗原料金屬，烘干，待用； [003引步驟3 ;按照步驟1中設(shè)計(jì)好的原子比率表達(dá)式，選擇原子比率在步驟1中X范圍 內(nèi)金屬原料M中的任意一種，將步驟B中處理過的原料分別進(jìn)行精確稱量配比，總質(zhì)量在 1. 5kg ~5kg ;

　　[0034] 步驟4 ;將總質(zhì)量為1. 5kg~5kg的金屬原料，從真空磁懸浮烙煉爐的上腔體將部 分原料放入水冷銅相蝸中，其他原料放置在腔體預(yù)置處；

　　[0035] 步驟5:對真空磁懸浮烙煉爐的樣品室進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到5X10-中a后，充 入工業(yè)氣氣直到爐內(nèi)壓力達(dá)到半個(gè)大氣壓，40kw、80kw、120kw階梯式功率感應(yīng)加熱，加熱時(shí) 間依次為2~3mins、4~5mins、7~8mins，多基元合金原料融化；

　　[0036] 步驟6 ;將放置在腔體預(yù)置處的多基元合金原料，加入已經(jīng)為融化狀態(tài)的多基元 合金原料中，再次進(jìn)行階梯式功率感應(yīng)加熱；

　　[0037] 步驟7 ;鑄錠倒置，待原料全部加入后，再反復(fù)烙煉2~3次，烙煉冷卻成合金錠， 該合金錠結(jié)構(gòu)主要為面屯、立方固溶體，所述合金錠為大尺寸多基元合金，質(zhì)量為1. 5kg~ 5kg。

　　[00測 實(shí)施例1

　　[0039] 1.合金成分；實(shí)施例的合金成分為Ala.iCo化化Ni。

　　[0040] 2.合金的烙煉方法包括W下步驟：

　　[0041] 步驟1 ;先設(shè)計(jì)合金成分的原子比率表達(dá)式為Alu.iCo&化Ni，再按照原子比率換 算成質(zhì)量比；

　　[0042] 步驟2:使用砂紙和砂輪機(jī)去除純度在99. 9% W上的冶金原料AUCoXr、化和Ni 的表面氧化皮，并使用工業(yè)己醇超聲波震清洗原料金屬，烘干，待用；

　　[00創(chuàng)步驟3 ;將步驟2中處理過的原料分別進(jìn)行精確稱量配比，總質(zhì)量在1. 5kg~化g ;

　　[0044] 步驟4 ;將總質(zhì)量為1. 5kg~5kg的金屬原料，從真空磁懸浮烙煉爐的上腔體將部 分原料放入水冷銅相蝸中，其他原料放置在腔體預(yù)置處；

　　[0045] 步驟5:對真空磁懸浮烙煉爐的樣品室進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到5X10-中a后，充 入工業(yè)氣氣直到爐內(nèi)壓力達(dá)到半個(gè)大氣壓，40kw、80kw、120kw階梯式功率感應(yīng)加熱，加熱時(shí) 間依次為2~3mins、4~5mins、7~8mins，多基元合金原料融化；

　　[0046] 步驟6 ;將放置在腔體預(yù)置處的多基元合金原料，加入已經(jīng)為融化狀態(tài)的多基元 合金原料中，再次進(jìn)行階梯式功率感應(yīng)加熱；

　　[0047] 步驟7 ;鑄錠倒置，待原料全部加入后，再反復(fù)烙煉2~3次，烙煉冷卻成合金錠， 該合金錠結(jié)構(gòu)主要為面屯、立方固溶體，所述合金錠為大尺寸多基元合金，質(zhì)量為1. 5kg~ 5kg。

　　[0048] 實(shí)施例2

　　[0049] 1.合金成分；實(shí)施例的合金成分為Ala.sCo化化Ni。

　　[0050] 2.合金的烙煉方法包括W下步驟：

　　[0化1] 步驟1 ;先設(shè)計(jì)合金成分的原子比率表達(dá)式為AlujCoh化Ni，再按照原子比率換 算成質(zhì)量比；

　　[0化2] 步驟2:使用砂紙和砂輪機(jī)去除純度在99. 9% W上的冶金原料AUCoXr、化和Ni 的表面氧化皮，并使用工業(yè)己醇超聲波震清洗原料金屬，烘干，待用；

　　[005引步驟3 ;將步驟2中處理過的原料分別進(jìn)行精確稱量配比，總質(zhì)量在1. 5kg~化g ; [0化4] 步驟4 ;將總質(zhì)量為1. 5kg~5kg的金屬原料，從真空磁懸浮烙煉爐的上腔體將部 分原料放入水冷銅相蝸中，其他原料放置在腔體預(yù)置處；

　　[0化5] 步驟5:對真空磁懸浮烙煉爐的樣品室進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到5X10-中a后，充 入工業(yè)氣氣直到爐內(nèi)壓力達(dá)到半個(gè)大氣壓，40kw、80kw、120kw階梯式功率感應(yīng)加熱，加熱時(shí) 間依次為2~3mins、4~5mins、7~8mins，多基元合金原料融化；

　　[0化6] 步驟6 ;將放置在腔體預(yù)置處的多基元合金原料，加入已經(jīng)為融化狀態(tài)的多基元 合金原料中，再次進(jìn)行階梯式功率感應(yīng)加熱；

　　[0057] 步驟7 ;鑄錠倒置，待原料全部加入后，再反復(fù)烙煉2~3次，烙煉冷卻成合金錠， 該合金錠結(jié)構(gòu)主要為面屯、立方固溶體，所述合金錠為大尺寸多基元合金，質(zhì)量為1. 5kg~ 5kg。

　　【主權(quán)項(xiàng)】

　　1. 一種高韌性抗輻照多基元合金，其特征在于，合金組分的原子比率表達(dá)式為 AlxMCrFeNi,其中X為原子比率，O彡X彡50 %，M是釩V、錳Mn或鈷Co中的任一種。

　　2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多基元合金，其特征在于，所述M為純度在99. 9 %以上的釩 V、錳Mn或鈷Co中的任一種。

　　3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多基元合金，其特征在于，相組成結(jié)構(gòu)為簡單面心立方固溶 體結(jié)構(gòu)。

　　4. 一種制備權(quán)利要求1-3之一所述的一種高韌性抗輻照多基元合金的制備方法，其特 征在于，包括以下步驟： 步驟A :先設(shè)計(jì)合金成分的原子比率表達(dá)式為AlxMCrFeNi，其中，0彡X彡50 %， 再按照原子比率換算成質(zhì)量比； 步驟B:使用砂紙和砂輪機(jī)去除純度在99. 9 %以上的冶金原料Al、M (V、Mn或Co - 種)、Cr、Fe和Ni的表面氧化皮，并使用工業(yè)乙醇超聲波震清洗原料金屬，烘干，待用； 步驟C :按照步驟A中設(shè)計(jì)好的原子比率表達(dá)式，選擇原子比率在步驟A中X范圍內(nèi) 金屬原料M中的任意一種，將步驟B中處理過的原料分別進(jìn)行精確稱量配比，總質(zhì)量在1. 5 kg ~5 kg ; 步驟D :將總質(zhì)量為I. 5 kg~5 kg的金屬原料，從真空磁懸浮恪煉爐的上腔體將部分 原料放入水冷銅坩堝中，其他原料放置在腔體預(yù)置處； 步驟E:對真空磁懸浮熔煉爐的樣品室進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到5X KT3Pa后，充入工 業(yè)氬氣直到爐內(nèi)壓力達(dá)到半個(gè)大氣壓，40 kw、80 kw、120 kw階梯式功率感應(yīng)加熱，加熱時(shí) 間依次為2~3 mins、4~5 mins、7~8 mins，多基元合金原料融化； 步驟F :將放置在腔體預(yù)置處的多基元合金原料，加入已經(jīng)為融化狀態(tài)的多基元合金 原料中，再次進(jìn)行階梯式功率感應(yīng)加熱； 步驟G :鑄錠倒置，待原料全部加入后，再反復(fù)熔煉2~3次，熔煉冷卻成合金錠，該合 金錠結(jié)構(gòu)主要為面心立方固溶體，所述合金錠為大尺寸多基元合金，質(zhì)量為I. 5kg~5kg。

　　5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多基元合金的制備方法，其特征在于，所述步驟B中在水冷銅 坩堝中第一次加入Ikg的原料，其它原料放置在腔體預(yù)置處。

　　6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多基元合金的制備方法，其特征在于，所述其他原料分多次 加入，每次加入不超過lkg。

　　7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多基元合金的制備方法，其特征在于，所述步驟E中，真空磁 懸浮熔煉爐樣品室抽真空前，需進(jìn)行預(yù)先真空< 6 X KT3Pa,在完成階梯式功率感應(yīng)加熱，多 基元合金原料融化后，保溫3分鐘。

　　【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高韌性抗輻照多基元合金及制備方法，制成的AlxMCrFeNi系多基元合金，原子比率表達(dá)式為：AlxMCrFeNi，其中,x為原子比率， 0≤x≤50%， M 是V、Mn 或Co中的任一種。該多基元合金在韌性和抗輻照方面性能優(yōu)異，不存在韌脆轉(zhuǎn)變溫度。室溫下，沖擊功為294.34J，而且溫度越低，沖擊韌性越高，在液氮-196℃溫區(qū)，沖擊功為371.45J，較TWIP鋼的沖擊韌性提高360%，較核級316LN純奧氏體鋼焊縫金屬提高364%。在輻照劑量為0～60dpa左右，該多基元合金的輻照腫脹率較Fe-15Cr-20Ni不銹鋼降低95.8%。在低溫材料和抗輻照材料方面都有廣闊的應(yīng)用前景。

　　【IPC分類】C22C1-02, C22C30-00

　　【公開號】CN104630596

　　【申請?zhí)枴緾N201510020618

　　【發(fā)明人】張勇, 夏松欽, 劉石, 林均品, 呂昭平, 楊騰飛, 王艷麗, 王輝

　　【申請人】北京科技大學(xué)

　　【公開日】2015年5月20日

　　【申請日】2015年1月15日