一種鎳基合金及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及耐腐蝕材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鎳基合金及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，城市規(guī)模的不斷增大以及我國工業(yè)生產(chǎn)中制藥業(yè)及印 染業(yè)企業(yè)的不斷增多，城市污水、污泥處理的問題顯得越來越突出，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的大量 酸、堿性污染物也越來越多。
[0003] 當(dāng)水的溫度和壓力超過臨界點(diǎn)值（374. 3°C，22. 05MPa)時，體系中的水就被稱作 "超臨界"的水。而將水加熱至沸點(diǎn)以上，臨界點(diǎn)以下，并控制系統(tǒng)壓力使水保持為液態(tài)，這 種狀態(tài)的水被稱為亞臨界水。目前，可應(yīng)用于亞臨界水氧化裝置的材料多為鎳基合金，其中 最為普遍的是耐腐蝕哈氏合金C-276及鎳基合金Inconel625。其中，C-276的組分為：鉻： 15. 0% ~16. 5%，鐵：4. 0% ~7. 0%，鑰：15. 0% ~17. 0%，鎢：3. 0% ~4. 5%，釩：0? 1% ~0? 3%， 碳：< 0. 01%，錳：< 1. 0%，硅：< 0. 08%，鈷：< 2. 5%，磷：< 0. 015%，硫：< 0. 01%，其余為基 材鎳。由于氯離子的半徑較小，在某些與其他離子競爭的環(huán)境中能夠優(yōu)先進(jìn)行吸附并形成 氯化物，從而破壞材料的鈍化膜，在這種情況下容易形成劇烈的點(diǎn)蝕。在使用水氧化裝置處 理垃圾滲濾液、化工廢水等廢棄物時，氯離子含量較高，現(xiàn)有技術(shù)中所使用的制備水氧化處 理設(shè)備的C-276及Inconel625在亞臨界水氧化環(huán)境下的耐腐蝕性能并不盡如人意，特別是 在具有氯離子的亞臨界水氧化環(huán)境中的耐腐蝕性能差，使用周期短，制約了亞臨界水氧化 環(huán)境中水處理裝置的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的材料在亞臨界水氧化環(huán)境中耐腐蝕性能差的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供 了 一種鎳基合金（ESM-I)。
[0005] 本發(fā)明的一個方面提供了一種鎳基合金，包括：
[0006] 鉻，17% (重量）~20% (重量）；
[0007]鶴，4. 0% (重量）~6. 0% (重量）；
[0008]鑰，11% (重量）~13% (重量）；
[0009]錯，1. 5%(重量）~2. 1%(重量）；
[0010] 鈷，1. 1% (重量）~1. 5% (重量）；
[0011] 基材為鎳。
[0012] 在一些實(shí)施例中，鉻的含量為17. 8% (重量）~19. 2% (重量)。
[0013] 在一些實(shí)施例中，鎢的含量為4. 2% (重量）~5. 7% (重量)。
[0014] 在一些實(shí)施例中，鑰的含量為11. 3% (重量）~12. 7% (重量)。
[0015] 在一些實(shí)施例中，鎳基合金還包括0. 4% (重量）~0. 6% (重量）的猛；
[0016] 在一些實(shí)施例中，鎳基合金還包括碳和/或娃，其中，碳的含量為小于或等于 0.05% (重量)，娃的含量為小于或等于0.2% (重量)。
[0017] 本發(fā)明的另一個方面包括上述鎳基合金在腐蝕環(huán)境中的應(yīng)用。
[0018] 在一些實(shí)施例中，腐蝕環(huán)境為亞臨界水氧化環(huán)境。
[0019] 在一些實(shí)施例中，亞臨界水氧化環(huán)境的pH值介于4至7之間。
[0020] 在一些實(shí)施例中，亞臨界水氧化環(huán)境中包含濃度介于0.061g/L至0.182g/L的氯 離子。
[0021] 在一些實(shí)施例中，亞臨界水氧化環(huán)境的溫度介于300°C至370°C的范圍內(nèi)。
[0022] 本發(fā)明的鎳基合金在亞臨界水氧化環(huán)境中具有良好的耐腐蝕性能，尤其是在含有 氯離子的亞臨界水氧化環(huán)境中表現(xiàn)出了優(yōu)異的耐腐蝕能力。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，鉻在高溫合金奧氏體基體中的一種十分重要的作用是形成 三氧化二鉻型氧化膜，該氧化膜使高溫合金部件具有良好的抗氧化性和耐熱腐蝕性能。因 此本發(fā)明的鎳基合金加入含量控制在17% (重量）至20% (重量）的范圍內(nèi)的鉻以改善鎳基 合金在氧化性介質(zhì)中的耐腐蝕性，其中氧化性介質(zhì)包括氧化性酸、氧化性酸性鹽，氧化性堿 性鹽等。為改善本發(fā)明鎳基合金的加工性能，可以將鉻的含量優(yōu)選地控制在17. 8% (重量） 至19. 2% (重量)的范圍內(nèi)。在不同環(huán)境中，改善鎳基合金耐腐蝕性的臨界鉻含量有所不同， 但本發(fā)明中所選取的鉻的含量均可以有效的使本發(fā)明的鎳基合金在亞臨界水氧化的環(huán)境 中具有良好的耐腐蝕的效果。此外，高溫合金奧氏體基體中的鉻引起晶格畸變，使奧氏體固 溶體的強(qiáng)度提高，起到固溶強(qiáng)化的作用。鉻還可以降低固溶體堆垛層錯能，使高溫持久強(qiáng)度 明顯提商。
[0025] 鎢原子半徑較大，在本發(fā)明的鎳基合金中主要起到固溶強(qiáng)化的作用，因此，在本發(fā) 明的鎳基合金中將鎢的含量控制在鎢4. 0% (重量）至6. 0% (重量）的范圍，優(yōu)選地控制在 4. 2% (重量)至5.7% (重量)的范圍內(nèi)，從而使在高溫合金基體中引起的晶格畸變明顯膨脹， 形成較長的長程應(yīng)力場，同時產(chǎn)生組織位錯運(yùn)動，并使屈服強(qiáng)度明顯提高。在本發(fā)明的鎳基 合金中，鎢明顯降低奧氏體基體的層錯能，可有效地改善高溫合金的蠕變性能。
[0026] 在本發(fā)明的鎳基合金中，鑰的添加量控制在11% (重量）至13% (重量）的范圍內(nèi)， 優(yōu)選地控制在11. 3% (重量）至12. 7% (重量）的范圍內(nèi)。在該添加量范圍內(nèi)，鑰可以有效 地提高本發(fā)明的鎳基合金在酸性條件下，尤其是含氯離子的亞臨界水氧化條件下的耐腐蝕 性，并維持較好的穩(wěn)定相。
[0027] 鋁是高溫合金中形成鎳鋁加強(qiáng)相的基本組成元素，因此在本發(fā)明的鎳基合金中加 入含量控制在1. 5% (重量)至2. 1% (重量)的范圍內(nèi)的鋁，從而使得合金中的鋁部分進(jìn)入Y 固溶體，起到固溶強(qiáng)化作用，另一部分進(jìn)行沉淀強(qiáng)化。另外，鋁有顯著提高合金高溫抗氧化 性能的作用