一種非鉑族耐高溫合金漏板及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非鉑族耐高溫合金漏板及其制備方法，該合金漏板是以鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉭(Ta)等為大量添加元素，以鉬(Mo)、錸(Re)、鈦(Ti)等為少量添加元素，以碳(C)、鉿(Hf)、硼(B)等為微量添加元素，再輔以納米稀土鈰(Ce)和納米稀土氧化物氧化釔(Y2O3)和氧化鐿(Yb2O3)復(fù)合彌散強(qiáng)化，形成一種非鉑族耐高溫合金漏板。該合金漏板不含鉑族金屬，并且具有良好的耐高溫抗氧化性能、高溫力學(xué)性能和較高的持久強(qiáng)度極限，可用于離心玻璃纖維生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種非鉑族耐高溫合金漏板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐高溫合金漏板及其制備方法，特別是涉及一種用于離心玻璃纖維生產(chǎn)的非鉬族耐高溫合金漏板及其制備方法。
【背景技術(shù)】 [0002]采用離心噴吹工藝生產(chǎn)的玻璃纖維稱(chēng)為離心玻璃纖維(也叫玻璃棉)。離心噴吹工藝是將熔融的玻璃液通過(guò)漏板引入到側(cè)壁帶有許多規(guī)則微孔的離心盤(pán)中，通過(guò)離心盤(pán)的高速旋轉(zhuǎn)使玻璃液從離心盤(pán)側(cè)壁孔隙中甩出，形成一次玻璃纖維，再通過(guò)高溫燃?xì)鈬姶道z形成二次玻璃纖維，即離心玻璃纖維。離心玻璃纖維具有纖維直徑細(xì)、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸聲性能好、電絕緣性能好、彈性系數(shù)高、吸水率低、耐化學(xué)腐蝕和A級(jí)不燃等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于機(jī)電、冶金、石油、化工、建筑和航空航天領(lǐng)域。漏板是制造離心玻璃纖維的必須部件，漏板在離心玻璃纖維生產(chǎn)時(shí)，需要承受約1100°C的高溫侵蝕。它的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響纖維質(zhì)量以及生產(chǎn)成本。隨著玻璃纖維工業(yè)的發(fā)展，制備離心玻璃纖維漏板的材料，由最初的純鉬(Pt)、鉬-銠(Pt-Rh)合金發(fā)展為目前的鉬基彌散強(qiáng)化合金和表面涂有涂層的鉬基合金。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利CN101956093B公開(kāi)了一種氧化物彌散強(qiáng)化鉬基合金及其制備方法。該發(fā)明所述的合金是以鉬銠合金為基體材料，以硼的氧化物和餌的氧化物，以及鑭和鋯中至少一種的氧化物為彌散強(qiáng)化相強(qiáng)化鉬銠合金基體，該合金材料具有良好的冷加工性能和焊接性能，以及高的持久強(qiáng)度極限和蠕變極限，但是制備這種材料需要大量鉬銠合金。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利CN101638294B公開(kāi)了一種降低鉬金漏板使用損耗的涂層及其制備方法。該發(fā)明通過(guò)涂層粉、蘇州土和蒸餾水配比形成一種涂料，將涂料涂在鉬金漏板上后，進(jìn)行烘烤、保溫、冷卻后在鉬金漏板表面形成致密的搪瓷薄層。采用該發(fā)明的漏板涂層能減少鉬金的使用損耗，以此降低生產(chǎn)成本，但是這種漏板涂層仍然要以鉬金漏板為基材。
[0005]目前，漏板的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是一直都擺脫不了以鉬族金屬為基材的現(xiàn)狀。鉬族金屬以其特別可貴的性能(熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大、電熱性能穩(wěn)定、抗腐蝕性?xún)?yōu)良等)和資源珍稀而著稱(chēng)，與金、銀合稱(chēng)“貴金屬”。目前全球鉬金儲(chǔ)量?jī)H為1.8萬(wàn)噸，而銠儲(chǔ)量不到鉬金儲(chǔ)量的10%，中國(guó)的鉬、銠總儲(chǔ)量更是不到全球的1%，因此鉬族金屬是中國(guó)極其短缺的戰(zhàn)略資源之一，價(jià)格也非常昂貴。目前玻璃纖維廠很大一部分投資用于購(gòu)買(mǎi)鉬族金屬漏板，隨著世界玻璃纖維行業(yè)的不斷發(fā)展，制備出一種可以替代鉬族金屬材料的合金漏板具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種非鉬族耐高溫合金漏板及其制備方法，該漏板不含鉬族金屬，并且具有良好的耐高溫抗氧化性能、高溫力學(xué)性能和較高的持久強(qiáng)度極限。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案是:提供一種非鉬族耐高溫合金漏板，其特征是以鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉭(Ta)等為大量添加元素，以鑰(Mo)、錸(Re)、鈦(Ti)等為少量添加元素，以碳(C)、鉿(Hf)、硼(B)等為微量添加元素，再輔以納米稀土鈰(Ce)和納米稀土氧化物氧化釔(Y2O3)和氧化鐿(Yb2O3)復(fù)合彌散強(qiáng)化，形成一種非鉬族耐高溫合金漏板。
[0008]該合金漏板以W、Ta、Re部分替代了傳統(tǒng)的高Cr含量合金，該合金漏板的組成(重量百分含量)為:6%~10%的Co，6%~10%的W，低達(dá)5%~8%的Cr，4%~6%的Al，高達(dá) 6%~9% 的 Ta，2%~4% 的 Mo，2%~4% 的 Re，I %~2% 的 Ti，0.02%~0.3% 的 C，
0.1%~0.5%的Hf，0.1%~0.5%的B，0.1 %~0.5%的Ce，Y元素與Yb元素之和占總重量的0.1%~0.6%，其余為Ni。
[0009]上述組成中，當(dāng)Cr含量小于或等于6%時(shí),Ta含量需大于7.5%,并且W、Ta、Re之和大于15%。上述原材料純度均不小于99.9%，其中Y2O3和Yb2O3純度不小于99.95%, Y2O3和Yb2O3顆粒度小于IOOnm, Ce顆粒度小于100 μ m。
[0010]本發(fā)明還公開(kāi)了一種上述合金漏板的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟: [0011](I)以Ta為基體加入W和Hf真空熔煉為中間合金，配比為6%~9%的Ta，6%~10%的 W 和 0.1%~0.5%的 Hf;
[0012](2)將上述的中間合金與6%~10%的Co，5%~8%的Cr，4%~6%的Al，2%~4% 的 Mo，2%~4% 的 Re，I %~2% 的 Ti，0.02%~0.3% 的 C，0.1 %~0.5% 的 B，0.1 %~
0.5%的Ce，0.1%~1%的(Y+Yb)，其余為Ni，混合后，在行星式高能球磨罐中球磨2h~IOh,料球比為 1: (3 ~5)，轉(zhuǎn)速為 80rad/min ~160rad/min ；
[0013](3)將上述球磨后原料在真空感應(yīng)爐中熔煉，壓力為0.001~0.1Pa，熔煉溫度為1900。。~2200。。；
[0014](4)熔體過(guò)熱溫度達(dá)到150°C~300°C后，進(jìn)行噴射成型工藝，工藝流程為:金屬液霧化-液滴高速飛行-液滴與模具碰撞變形及凝固成型。其中，噴射高度為200mm~450mm，惰性氣體霧化氣壓為1.5MPa~3MPa，霧化顆粒尺寸在I~200 μ m范圍內(nèi)，熔體冷卻速度為IO3 ~105K/s ；
[0015](5)上述噴射過(guò)程主要包括霧化、沉積和固態(tài)冷卻三個(gè)階段。在霧化階段，熔融合金液體在高速惰性氣體的沖擊下被破碎成霧化液滴，同時(shí)獲得了很高的冷卻速度，其中一部分液滴發(fā)生了快速凝固，生成樹(shù)枝狀的Y相基體，另一部分在沉積瞬間處于半凝固狀態(tài)，由于高速氣流的沖擊作用，半凝固狀態(tài)液滴對(duì)凝固狀態(tài)的Y相基體產(chǎn)生很大的沖擊力，使已凝固的樹(shù)枝狀Y相基體發(fā)生機(jī)械破碎和枝晶熔斷，剩余富含Ce、Y、Yb等稀土元素以及Co、Cr、Ta的液相充填在上述破碎和熔斷周?chē)臻g使之生長(zhǎng)，完成凝固過(guò)程。
[0016](6)上述凝固的合金漏板經(jīng)過(guò)真空固溶處理和時(shí)效處理后得到非鉬族耐高溫合金漏板，其中，固溶處理溫度為800°C~1200°C，時(shí)效處理時(shí)間為2h~8h，優(yōu)選固溶處理溫度為1150°C，優(yōu)選時(shí)效處理時(shí)間為5.5h。
[0017]應(yīng)用效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018](I)以常見(jiàn)的Ni金屬為基體制備多元合金漏板，避免了傳統(tǒng)方法必須以鉬族金屬為漏板才能制備離心玻璃纖維的弊端，可以有效地降低產(chǎn)品成本。
[0019](2)該合金漏板以W、Ta、Re部分替代了傳統(tǒng)的高Cr含量合金，具有熔點(diǎn)高、抗氧化性能好的優(yōu)點(diǎn)。[0020](3)該合金漏板以稀土鋪(Ce)和納米稀土氧化物氧化釔(Y2O3)和氧化鐿(Yb2O3)復(fù)合彌散強(qiáng)化，通過(guò)納米彌散強(qiáng)化顆?？纱蟠筇岣吆辖鹇┌宓母邷亓W(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定。
[0022]實(shí)施例
[0023]以 2160克附、360 克(:0、280 克0、200 克六1、120克]\10、120克1^、60克11、16 克
B、16克Ce、25克Y2O3和Yb203、652克由49% W、49% Ta和2%的Hf組成的中間合金為原料，以料球?yàn)?: 4的比例，經(jīng)過(guò)時(shí)間為4h，轉(zhuǎn)速為100rad/min的高能球磨機(jī)球磨后，將原料在中頻真空感應(yīng)爐中熔煉成合金溶液。溶液經(jīng)過(guò)霧化-液滴高速飛行-液滴與模具碰撞變形及凝固成型工藝得到合金漏板初成型體(噴射高度為300mm，惰性氣體霧化氣壓為2MPa，霧化顆粒尺寸在I~200 μ m范圍內(nèi)，熔體冷卻速度為104K/s)，再將合金漏板初成型體置于真空爐中經(jīng)過(guò)1100°C，4h的固溶時(shí)效處理后制備成耐高溫合金漏板。
[0024]上述僅為本發(fā)明的單個(gè)【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何形式的簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型 ，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種非鉬族耐高溫合金漏板，其特征是以鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉭(Ta)等為大量添加元素，以鑰(Mo)、錸(Re)、鈦(Ti)等為少量添加元素，以碳(C)、鉿(Hf)、硼⑶等為微量添加元素，再輔以納米稀土鈰(Ce)和納米稀土氧化物氧化釔(Y2O3)和氧化鐿(Yb2O3)復(fù)合彌散強(qiáng)化，形成一種非鉬族耐高溫合金漏板。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的合金漏板，其特征在于該合金漏板以W、Ta、Re部分替代了傳統(tǒng)的高Cr含量合金，該合金漏板的組成(重量百分含量)為:6%~10%的Co，6%~10%的W，低達(dá)5%~8%的Cr，4%~6%的Al，高達(dá)6%~9%的Ta，2%~4%的Mo，2%~4 % 的 Re，I % ~2 % 的 Ti，0.02 % ~0.3 % 的 C，0.1 % ~0.5 % 的 Hf，0.1 % ~0.5 % 的 B， 0.1 %~0.5 %的Ce，Y元素與Yb元素之和占總重量的0.1 %~0.6 %，其余為Ni。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)2所述的合金漏板的組成，其特征在于當(dāng)Cr含量小于或等于6%時(shí)，Ta含量需大于7.5%，并且W、Ta、Re之和大于15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)2所述的合金漏板的組成，其特征在于原材料純度均不小于99.9%，其中Y2O3和Yb2O3純度不小于99.95%, Y2O3和Yb2O3顆粒度小于IOOnm, Ce顆粒度小于100 μ m。
5.本發(fā)明還公開(kāi)了一種制備上述合金漏板的方法，其特征在于包括下述順序的步驟: (1)以Ta為基體加入W和Hf真空熔煉為中間合金，配比為6%~9%的Ta，6%~10%的W和0.1%~0.5%的Hf; (2)將上述的中間合金與6%~10%的Co，5%~8%的Cr，4%~6%的Al，2%~4%的Mo，2%~4% 的 Re，I %~2% 的 Ti，0.02%~0.3% 的 C，0.1 %~0.5% 的 B，0.1 %~0.5%的Ce，0.1%~1%的(Y+Yb)，其余為Ni，混合后，在行星式高能球磨罐中球磨2h~10h，料球比為 1: (3 ~5)，轉(zhuǎn)速為 80rad/min ~160rad/min ； (3)將上述球磨后原料在真空感應(yīng)爐中熔煉，壓力為0.001~0.1Pa，熔煉溫度為1900。。~2200。。； (4)熔體過(guò)熱溫度達(dá)到150°C~300°C后，進(jìn)行噴射成型工藝，工藝流程為:金屬液霧化-液滴高速飛行-液滴與模具碰撞變形及凝固成型。其中，噴射高度為200mm~450mm，惰性氣體霧化氣壓為1.5MPa~3MPa，霧化顆粒尺寸在I~200 μ m范圍內(nèi)，熔體冷卻速度為IO3 ~105K/s ； (5)上述噴射過(guò)程主要包括霧化、沉積和固態(tài)冷卻三個(gè)階段。在霧化階段，熔融合金液體在高速惰性氣體的沖擊下被破碎成霧化液滴，同時(shí)獲得了很高的冷卻速度，其中一部分液滴發(fā)生了快速凝固，生成樹(shù)枝狀的Y相基體，另一部分在沉積瞬間處于半凝固狀態(tài)，由于高速氣流的沖擊作用，半凝固狀態(tài)液滴對(duì)凝固狀態(tài)的Y相基體產(chǎn)生很大的沖擊力，使已凝固的樹(shù)枝狀Y相基體發(fā)生機(jī)械破碎和枝晶熔斷，剩余富含Ce、Y、Yb等稀土元素以及Co、Cr、Ta的液相充填在上述破碎和熔斷周?chē)臻g使之生長(zhǎng)，完成凝固過(guò)程。 (6)上述凝固的合金漏板經(jīng)過(guò)真空固溶處理和時(shí)效處理后得到非鉬族耐高溫合金漏板，其中，固溶處理溫度為800°C~1200°C，時(shí)效處理時(shí)間為2h~8h，優(yōu)選固溶處理溫度為1150°C，優(yōu)選時(shí)效處理時(shí)間為5.5h。
【文檔編號(hào)】B22F3/115GK103539349SQ201210246213
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月16日
【發(fā)明者】陳照峰, 陳舟, 張卷 申請(qǐng)人:蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司