含鎂鎳基合金的制備方法及含鎂鎳基合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含鎂鎳基合金的制備方法 及含鎂鎳基合金。
【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)、印 染業(yè)的企業(yè)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。目前一些技術(shù)可以有效處理污水、污泥以及酸、堿性污染物等， 但是，由于這些技術(shù)需要的設(shè)備是在一定的溫度和壓力下運(yùn)行的，因此，對設(shè)備的材料的熱 加工性能、耐高溫強(qiáng)度以及抗腐蝕性能要求較高。
[0003] 通常制備這些設(shè)備需要的材料涉及到鎳基合金。為了提高鎳基合金的抗腐蝕性， 一般需要降低合金中氧元素、硫元素的含量。現(xiàn)有技術(shù)是在鎳基合金的制備過程中加入一 定量的鎂，鎂在鎳基合金中既是合成元素，同時又參與脫氧、脫硫?，F(xiàn)有技術(shù)的含鎂鎳基合 金的制備方法中具體是使用Ni-Mg進(jìn)行終脫氧、脫硫的，即鎳和鎂分別與氧、硫進(jìn)行氧化還 原反應(yīng)，最終使氧元素和硫元素以化合物的形式被除去。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)的含鎂鎳基合金的制備方法在一定程度上能夠降低鎳基合金中的氧、硫 元素的含量，但制備的鎳基合金仍然不能滿足工業(yè)化設(shè)備對合金材料的較高要求，因?yàn)樵?方法制備的含鎂鎳基合金中仍含有較高的氧元素和硫元素，較高的氧元素和硫元素的存在 使得鎳基耐蝕合金的耐腐蝕性能較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明實(shí)施例提供一種含鎂鎳基合金的制備方法，以 解決現(xiàn)有技術(shù)中含鎂鎳基合金中氧、硫元素的含量較高，進(jìn)而導(dǎo)致含鎂鎳基合金的耐腐蝕 性能較低的技術(shù)問題。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種含鎂鎳基合金的制備方法，包括以下步驟：裝料、化料、精煉、降溫、脫氧/脫 硫、澆注、出鋼，所述裝料是將鎳、鉻裝在真空感應(yīng)爐中，所述脫氧/脫硫包括加入還原性金 屬和Ni-Mg的步驟，所述還原性金屬的還原性比鎳、鉻的還原性強(qiáng)；加入Ni-Mg后，所述脫氧 /脫硫還包括加入Mg-Al的步驟。
[0008] 上述方案優(yōu)選的是，加入Mg-Al時，鎂的加入量占Mg-Al質(zhì)量的69% - 73%，其余 為鋁，且鋁占含鎂鎳基合金總質(zhì)量的0.7% -0.9%。
[0009] 上述任一方案優(yōu)選的是，加入Ni-Mg時，鎳的加入量為鎳配入量的1/3,鎂的加入 量為鎂配入量的1/3。
[0010] 上述任一方案優(yōu)選的是，所述精煉溫度為大于1480°C，且在1540°C以下，在所述 精煉溫度內(nèi)保溫15min-30min。
[0011] 上述任一方案優(yōu)選的是，所述加入還原性金屬，是在降溫至鋼液凝固，然后加熱至 鋼初熔時，向鋼液中加入還原性金屬，加入還原性金屬的同時進(jìn)行攪拌。
[0012] 上述任一方案優(yōu)選的是，所述加入還原性金屬后，再加入Ni-Mg。
[0013] 上述任一方案優(yōu)選的是，加入Ni-Mg后，降溫至鋼液結(jié)膜，通入0. 03MPa-0. 06MPa 的惰性氣體；通完惰性氣體后，加熱至鋼初熔時，向鋼液中加入Mg-Al，并進(jìn)行攪拌。
[0014] 上述任一方案優(yōu)選的是，所述澆注溫度為1450°C -1470°C。
[0015] 更進(jìn)一步，所述澆注溫度為大于1460°C -1470°C。
[0016] 上述任一方案優(yōu)選的是，所述化料開始階段，進(jìn)行邊升溫邊抽空，所述升溫為緩慢 升溫。
[0017] 上述任一方案優(yōu)選的是，所述裝料還包括將Co、Mo、Nb中的任一種或幾種裝在真 空感應(yīng)爐的步驟。
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例還提供根據(jù)上述任一方案所述的含鎂鎳基合金的制備方法制備的 含鎂鎳基合金。所述含鎂鎳基合金能滿足工業(yè)化設(shè)備對含鎂鎳基合金材料的要求。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例提供的含鎂鎳基合金的制備方法中，通過采用Mg-Al進(jìn)行脫硫和脫 氧，可制得適于高溫高壓環(huán)境下的含鎂鎳基耐蝕合金，與現(xiàn)有制備方法制得的合金相比，除 保持了該類合金較好的熱加工性能和耐高溫強(qiáng)度外，還具有較好的耐腐蝕性能，可作為高 溫高壓環(huán)境下的工業(yè)化設(shè)備材料。同時，本發(fā)明實(shí)施例中各步驟及每個步驟中各物質(zhì)的加 入，使合成元素的含量能夠更加精確地得到控制，因此，能夠保證加入合適比例的合成元 素，使各元素在合金中充分發(fā)揮各自的性能，同時，也不會浪費(fèi)原材料，保證產(chǎn)品最優(yōu)化的 同時，也節(jié)約了成本。
[0020] 本發(fā)明實(shí)施例中，鋼液即指含鎂鎳基合金制備過程中的原材料的熔融液體，鋼即 指含鎂鎳基合金制備過程中的原材料的固態(tài)形式。Ni-Mg是指鎳與鎂的混合物，Mg-Al是指 鎂與鋁的混合物。脫氧/脫硫：是指氧元素與硫元素同時存在時，脫氧、脫硫同時進(jìn)行；若只 存在氧元素或硫元素，則只進(jìn)行脫氧或脫硫。配入量，是指含鎂鎳基合金中，某一種或幾種 物質(zhì)的總加入量。鎳配入量，是指含鎂鎳基合金中鎳的總加入量。鎂配入量，是指含鎂鎳基 合金中鎂的總加入量。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
，下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明的發(fā)明 內(nèi)容。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種含鎂鎳基合金的制備方法，包括以下步驟：裝料、化料、精 煉、降溫、脫氧/脫硫、澆注、出鋼，所述裝料是將鎳、鉻裝在真空感應(yīng)爐中，所述脫氧/脫硫 包括加入還原性金屬和Ni-Mg的步驟，所述還原性金屬的還原性比鎳、鉻的還原性強(qiáng)；加入 Ni-Mg后，所述脫氧/脫硫還還包括加入Mg-Al的步驟。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例的含鎂鎳基合金中，鉻占含鎂鎳基合金總質(zhì)量的比例根據(jù)不同需求 可以取不同數(shù)值，一般可以為15% -35%。鉻的加入，可以增加材料的質(zhì)密度，進(jìn)而能夠防 止材料被氧化，增強(qiáng)抗腐蝕性能。本發(fā)明實(shí)施例的含鎂鎳基合金中，除鉻、鎂、鋁外，其余為 鎳。當(dāng)然，根據(jù)不同需求，也可以加一些其它材料，如Co、Mo、Nb等。
[0025] 所述Ni-Mg和Mg-Al中，可以允許含有少量雜質(zhì)，應(yīng)避免雜質(zhì)對金屬整體性質(zhì)的影 響。Ni-Mg、Mg-Al是鎳基鎂合金的合金化元素，同時，Ni-Mg和Mg-Al中的鎂、鋁分別與氧、 硫直接進(jìn)行反應(yīng)，也起到脫氧、脫硫的作用。
[0026] 所述裝料是將鎳、鉻裝在真空感應(yīng)爐中，通常是指將鎳、鉻直接裝在真空感應(yīng)爐的 坩堝中或其他適于熔煉的容器中。優(yōu)選的，為了能夠使原料較快熔化，還以少量鎳鋪底。
[0027] 所述還原性金屬可以為A1或Mg或其它還原性金屬，還原性金屬的加入，可以進(jìn) 行初步脫氧、脫硫，即初步使氧和硫形成化合物，所以此步驟的還原性金屬最終是隨著氧和 硫形成的化合物被一起去除的。所述還原性金屬的加入量根據(jù)具體情況設(shè)定，一般為含鎂 鎳基合金總質(zhì)量的2% -3%，若低于2%，則剩余的氧、硫元素較多，后續(xù)消耗的Ni-Mg或 Mg-Al較多，也有可能造成氧、硫元素去除不徹底；若高于于3%，則可能造成還原性金屬過 量，進(jìn)而影響合金性能。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例中，將原料裝在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，是真空感應(yīng)爐熔煉方法的 一種，具體是指在負(fù)壓條件下進(jìn)行加熱、熔化、精煉、合金化和澆注的冶煉方法。
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例的含鎂鎳基合金的制備方法中，通過還原性金屬的加入，使大部分 的氧元素和硫元素形成化合物后，再通過加入Ni-Mg，進(jìn)一步使剩余的氧元素和硫元素形成 化合物，最后通過加入Mg-Al，補(bǔ)入合成元素鎂的同時，也促進(jìn)剩余氧元素和硫元素形成化 合物。氧元素和硫元素以化合物的形式存在后，利用現(xiàn)有技術(shù)的高溫、冷卻、切割等技術(shù)，除 去這些化合物，進(jìn)而除去氧元素和硫元素，使合金中氧元素和硫元素的含量更低。通過本發(fā) 明實(shí)施例的方法可獲得氧含量低于15ppm，硫含量低于15ppm的超純凈的耐蝕含鎂鎳基合 金，且本發(fā)明實(shí)施例的含鎂鎳基合金的平均腐蝕速率相對于現(xiàn)有技術(shù)制備的含鎂鎳基合金 的平均腐蝕速率慢了 34%以上。
[0030] 本發(fā)明實(shí)施例提供的含鎂鎳基合金的制備方法中，通過采用Mg-Al進(jìn)行脫硫和脫 氧，該方法可制得適于高溫高壓環(huán)境下的含鎂鎳基耐蝕合金，與現(xiàn)有制備方法制得的合金 相比，除保持了該類合金較好的熱加工性能和耐高溫強(qiáng)度外，還具有較好的耐腐蝕性能，可 作為高溫高壓環(huán)境下的工業(yè)化設(shè)備材料。同時，本發(fā)明實(shí)施例中各步驟及每個步驟中各物 質(zhì)的加入，使合成元素的含量能夠更加精確地得到控制，因此，能夠保證加入合適比例的合 成元素，使各元素在合金中充分發(fā)揮各自的性能，同時，也不會浪費(fèi)原材料，保證產(chǎn)品最優(yōu) 化的同時，也節(jié)約了成本。
[0031] 進(jìn)一步地，加入Mg-Al時，鎂的加入量可以占Mg-Al質(zhì)量的69 % - 73 %，其余為鋁， 且鋁可以占含鎂鎳基合金總質(zhì)量的0. 7 % -0. 9 %。Mg-Al的加入量，更加精確地控制了合成 元素鎂和鋁的含量，同時能夠使含鎂鎳基合金充分脫氧、脫硫，進(jìn)而更加耐腐蝕，保證了產(chǎn) 品的最優(yōu)化，也節(jié)約了成本。
[0032] 其中，加入Ni-Mg時，鎳的加入量一般為鎳配入量的1/3,鎂的加入量一般為鎂配 入量的1/3。Ni-Mg的加入量，進(jìn)一步精確地控制了合成元素鎳和鎂的含量，同時能夠使含 鎂鎳基合金充分脫氧、脫硫，進(jìn)而更加耐腐蝕，保證了產(chǎn)品的最優(yōu)化，也節(jié)約了成本。
[0033] 現(xiàn)有技術(shù)的精煉溫度偏低，不利于雜質(zhì)元素?fù)]發(fā)和高熔點(diǎn)元素溶解，也會影響合 金的耐蝕性能。較佳地，精煉溫度為大于1480°C，且在1540°C以下；同時在精煉溫度內(nèi)保溫 15min-30min，可以使得雜質(zhì)元素充分揮發(fā)。若精煉溫度高于1540°C，則會造成合成元素?fù)] 發(fā)，不易控制合成元素的含量。
[0034] 所述加入還原性金屬，是在降溫至鋼液凝固，然后加熱至鋼初熔時，向鋼液中加入 還原性金屬，加入還原性金屬的同時進(jìn)行攪拌。此步驟加入還原性金屬，可以避免高溫對還 原性金屬的影響，避免材料的浪費(fèi)，同時又能充分發(fā)揮還原性金屬的還原性作用。