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值（374. 3°C，22. 05MPa)時，體系中的水就被稱作 "超臨界"的水，通常將溫度超過374°C，且壓力高于22. 05Mpa (諸如23Mpa)的水環(huán)境稱為超 臨界水環(huán)境。目前，可應(yīng)用于超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。在達到水 的超臨界點之后，磷酸鹽自身在超臨界水環(huán)境中對材料的電化學(xué)腐蝕減弱。這是由于磷酸 鹽在此溫度段大部分不以離子形式存在，而是以鹽類形式析出或以腐蝕產(chǎn)物形式存在。然 而，反應(yīng)產(chǎn)生的活性自由基以及附著在鎳基合金表面的磷酸鹽都對合金材料的鈍化膜具有 較強的垢下腐蝕作用。超臨界水處理設(shè)備中廣泛使用的材料為Inconel-625及C-276合 金，但在380~550°C范圍內(nèi)，這兩種材料耐磷酸鹽腐蝕的性能并不理想。尤其在處理某些 市政污泥的時候，原料中高濃度的磷酸鹽加劇了材料的腐蝕，縮短了材料的使用周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的材料在超臨界水氧化環(huán)境中耐腐蝕性能差的缺點，本發(fā)明提供 了一種鎳基合金，包括：
[0005] 鉻，27% (重量）~32% (重量）；
[0006] 鶴，1. 1% (重量）~1. 9% (重量）；
[0007]鋁，3. 5% (重量）~5. 5% (重量）；
[0008] 鈦，1. 8% (重量）~2. 3% (重量）；
[0009] 鐵，2. 0% (重量）~4. 0% (重量）；
[0010] 銅，3. 0% (重量）~5. 5% (重量）；
[0011] 基材為鎳
[0012] 根據(jù)一些實施例，鉻的含量為27. 4% (重量）~31. 5% (重量)。
[0013] 根據(jù)一些實施例，錯的含量為3. 6% (重量）~5. 3% (重量)。
[0014] 根據(jù)一些實施例，鐵的含量為2. 2% (重量）~3. 7% (重量)。
[0015] 根據(jù)一些實施例，銅的含量為3. 3% (重量）~5. 0% (重量)。
[0016] 根據(jù)一些實施例，鎳基合金還包括碳和/或娃，其中，碳的含量小于或等于0. 05% (重量)，硅的含量于或等于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] 在一些實施例中，腐蝕環(huán)境為超臨界水氧化環(huán)境。
[0019] 在一些實施例中，超臨界水氧化環(huán)境的pH值介于4至7之間。
[0020] 在一些實施例中，超臨界水氧化環(huán)境中包含濃度介于0. 116g/L至0. 348g/L的磷 酸根離子。
[0021] 在一些實施例中，超臨界水氧化環(huán)境的溫度介于380°C至550°C的范圍內(nèi)。
[0022] 本發(fā)明的鎳基合金在超臨界水氧化環(huán)境中具有良好的耐腐蝕性能，尤其是在含有 磷酸根離子的超臨界水氧化環(huán)境中表現(xiàn)出了優(yōu)異的耐腐蝕能力。
【具體實施方式】
[0023] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024] 在本發(fā)明的實施例中，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27% (重量)至32% (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27. 4% (重量） 至31. 5% (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)明的鎳基合金在腐蝕環(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度 提高，起到固溶強化的作用。鉻還可以降低固溶體堆垛層錯能，使高溫持久強度明顯提高。
[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1. 1% (重量）1. 9% (重量）的范圍，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)生組織位錯運動，并使屈 服強度明顯提高。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，可有效的改善 高溫合金的蠕變性能。
[0026] 鋁是高溫合金中形成鎳鋁加強相的基本組成元素，因此在本發(fā)明的鎳基合金中加 入含量控制在3.5% (重量)至5.5% (重量)的范圍內(nèi)的鋁，從而使得合金中的鋁部分進入Y 固溶體，起到固溶強化作用，另一部分進行沉淀強化。另外，鋁有顯著提高合金高溫抗氧化 性能的作用，在腐蝕環(huán)境中，鋁形成致密的三氧化二鋁氧化膜，并阻隔氧原子的擴散，以提 高合金的抗氧化和抗熱腐蝕性能。在本發(fā)明的鎳基合金中，鋁的優(yōu)選含量控制在3. 6% (重 量）至5. 3% (重量）的范圍內(nèi)。
[0027]在本發(fā)明的一些實施例中，將鈦的含量控制在1. 2% (重量)~1. 9% (重量）的范圍 內(nèi)，以使鈦可以在高溫合金中形成強化相。在本發(fā)明的鎳基合金中，部分鈦原子進入Y固 溶體中，從