專利名稱：具有良好耐高溫氧化性的耐熱合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有良好耐高溫氧化性和良好高溫強度合金的制備方法。
在工業(yè)爐和設(shè)備制造中，在汽車尾氣(廢氣)設(shè)備中以及作為電阻合金或熱導(dǎo)體合金，由于其良好耐氧化性和高溫強度而經(jīng)常使用含鋁的特殊鋼和鎳基合金。如果從經(jīng)濟角度考慮而選擇較小的壁厚和/或高溫和/或構(gòu)件負(fù)載時，在典型的鎳基合金中1-3％的鋁含量，如以材料2.4633或2.4581(DIN材料號)所定義的，還不足以在長時間內(nèi)形成保護性氧化鋁層。由于鋁缺乏而形成的氧化鉻存在著在＞1000℃溫度時蒸發(fā)的危險并污染退火件。
鐵/鉻/鋁基金屬材料，如根據(jù)DIN材料號1.4767所表示的，例如在金屬廢氣催化劑中作為載體膜或作為電熱導(dǎo)體。
通常，這種鐵基合金含有大約20％Cr，5％Al和鋯、鈦和稀土金屬(鑭系元素)添加物，如DE3706415C2中所述，這些添加物可改善氧化物層的粘附強度并因此確保在直至1200℃的高溫時有所需的氧化穩(wěn)定性。
作為汽車尾氣催化劑用載體，目前通常使用厚度為50-70μm的金屬膜。由于對環(huán)保要求越來越高，膜厚也在不斷進(jìn)一步下降。與對膜厚降低一樣，對升高的高溫強度也提出了要求，然而用如EP0516097所述的合金還無法達(dá)到。
DE19524234C1描述了一種可塑鎳基合金，含有25-30％Cr，8-11％Fe和2.0-3.0％Al。這種材料的特色是高的高溫強度和在直至1200℃溫度的耐久性。如考慮到發(fā)展現(xiàn)狀應(yīng)能用于汽車尾氣催化劑用載體膜，＜50μm的膜在該合金中只能在加劇的條件下以高成本制得。
所述的含有約20％Cr，5％Al和鋯、鈦和稀土金屬添加物的鐵基合金顯示出優(yōu)異的耐高溫氧化性，但由于純鐵粒的結(jié)構(gòu)而經(jīng)常不能提供許多高溫場合所需的高溫強度。鎳基合金，如DIN材料號2.4581所描述的，由于其奧氏體結(jié)構(gòu)而達(dá)到了良好的高溫強度兼有好的熱穩(wěn)定性。在耐高溫氧化性方面，與上述的純鐵粒材料相比，這種合金的性能較差，因為至今為止由于因高鋁含量引起的變形問題而不可能將鎳基捏合合金中的鋁含量提高到大于4％。
但正是高溫強度和良好耐高溫氧化性的結(jié)合在汽車尾氣催化劑，爐子和設(shè)備制造和用于控制工業(yè)參數(shù)的廢氣設(shè)備中是迫切需要的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法和一種合金，利用它們在沒有高花費的情況下甚至可造出尺寸＜50μm的部件，它有良好的耐高溫氧化性和直到1000℃的＞50MPa的高溫強度。這種合金有各種各樣的用途。
該目的可通過一種制造有良好耐高溫氧化性和高的高溫強度的合金的方法達(dá)到，其中由奧氏體的耐熱鎳基合金或鈷基合金或不銹鋼構(gòu)成的良好變形性的基礎(chǔ)材料在一面或兩面上涂覆上一層鋁或鋁合金，這種由基礎(chǔ)材料和鋁涂層形成的復(fù)合材料有良好的粘附性，通過變形在有或沒有中間退火的情況下形成最終尺寸。
本發(fā)明主題的有利進(jìn)一步構(gòu)成可見于從屬權(quán)利要求中。
因此，本發(fā)明主題涉及一種多層復(fù)合材料的制法，是通過由奧氏體的耐熱鎳基合金或鈷基合金或不銹鋼構(gòu)成的良好變形性的基礎(chǔ)材料在一面或兩面上涂覆上一層鋁或鋁合金，這種由基礎(chǔ)材料和鋁涂層形成的復(fù)合材料有良好的粘附性，通過變形在有或沒有中間退火的情況下形成最終尺寸，并在＞600℃的溫度下進(jìn)行擴散退火。擴散退火可根據(jù)對最終產(chǎn)品的要求而在中間/最終尺寸或稍后的加工步驟中進(jìn)行。
意外的是，通過這種方法，可以簡單的加工制備出有良好高溫強度和良好耐高溫氧化性的均勻材料。
該目的也可通過一種有良好的耐高溫氧化性和高的高溫強度的合金達(dá)到，包括以下組成的基礎(chǔ)材料(％重量)Ni 20-80％Cr 10-35％C 0.01-0.4％
Al ＜4％Fe 余量包括制備時帶入的雜質(zhì)，和含有至少一種下面的最大量的添加物(％重量)Co 5％Mo 10％W 4％Nb 4％Ta 5％Si 4％Ti 3％Cu 5％其中該基礎(chǔ)材料的一面或兩面涂覆上一層鋁或鋁合金。
或者該目的也可通過一種有良好的耐高溫氧化性和高的高溫強度的合金達(dá)到，包括以下組成的基礎(chǔ)材料(％重量)Ni20-80％Cr10-35％C 0.01-0.4％Al＜4％Fe余量包括制備時帶入的雜質(zhì)，和含有至少一種下面的最大量的添加物(％重量)Co 20％Mo 28％W 11％Nb 5％Ta 12％Si 4％Ti 5％
Cu5％Zr2.5％其中該基礎(chǔ)材料的一面或兩面涂覆上一層鋁或鋁合金。
本發(fā)明主題的優(yōu)選應(yīng)用場合是——催化劑載體膜——熱導(dǎo)體或電阻材料——工業(yè)爐或設(shè)備制造中的部件——汽車用尾氣設(shè)備下面介紹幾個實施例以證明本發(fā)明主題的良好材料性能。
實施例1基礎(chǔ)材料的組成
基礎(chǔ)材料澆鑄成坯塊，熱加工成扁坯，接著加工成3.5mm厚的熱帶材。然后經(jīng)冷軋進(jìn)一步變形直到0.6mm的厚度，軟退火并立即經(jīng)軋制復(fù)合涂覆上4.7％重量的鋁層。涂層的復(fù)合材料未經(jīng)進(jìn)一步熱處理而軋壓成50μm的薄膜。在600℃以上擴散退火后生成了在1000℃時高溫強度為60MPa的均勻材料。時效處理后在1100℃檢測耐高溫氧化性。400小時后試樣質(zhì)量變化小于7.6％。
實施例2基礎(chǔ)材料的組成
基礎(chǔ)材料澆鑄成坯塊，熱加工成扁坯，接著加工成3.5mm厚的熱帶材。然后經(jīng)冷軋進(jìn)一步變形直到0.6mm的厚度，軟退火并立即經(jīng)軋制復(fù)合涂覆上8.0％重量的鋁層。涂層的復(fù)合材料未經(jīng)進(jìn)一步熱處理而輥壓成50μm的薄膜。
權(quán)利要求
9.有高的耐高溫氧化性和高的高溫強度的合金，包括一種下列組成的基礎(chǔ)材料，以％重量計，Ni20-80％Cr10-35％C 0.01-0.4％Al＜4％Fe余量包括制備時帶入的雜質(zhì)，和至少一種下列數(shù)最大量的添加物，以％重量計，Co20％Mo28％W 11％Nb5％Ta12％Si4％Ti5％Cu5％Zr2.5％其中該基礎(chǔ)材料的一面或兩面上涂覆有一層鋁或鋁合金。
10.權(quán)利要求8或9的合金作為催化劑載體膜的用途。
11.權(quán)利要求8或9的合金作為熱導(dǎo)體或電阻材料的用途。
12.權(quán)利要求8或9的合金在工業(yè)爐或設(shè)備制造中的用途。
13.權(quán)利要求8或9的合金在汽車尾氣汽設(shè)備中的用途。
全文摘要
制造有高的耐高溫氧化性和高的高溫強度的合金的方法，其中由奧氏體的耐熱鎳基合金或鈷基合金或不銹鋼構(gòu)成的良好變形性的基礎(chǔ)材料在一面或兩面上涂覆上一層鋁或鋁合金，這種由基礎(chǔ)材料和鋁涂層形成的復(fù)合材料有良好的粘附性，通過變形在有或沒有中間退火的情況下形成最終尺寸。
文檔編號B23K20/04GK1391517SQ00816047
公開日2003年1月15日 申請日期2000年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者R·霍伊達(dá), A·科爾布－泰利普斯 申請人:克魯普德國聯(lián)合金屬制造有限公司