[发明专利]一种RhNi基高温合金材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及合金材料，具体涉及一种RhNi基高温合金材料及其应用。

背景技术

耐高温耐腐蚀功能材料在电子工业、航天航空及国防工业等领域中具有重要的应用价值。在高温氧化和腐蚀的环境中，没有任何一种贱金属（如：铁(Fe)、钛(Ti)、钴(Co)及钼(Mo)等）能像铂(Pt)和Pt合金一样能经受激烈和复杂的环境考验，但Pt价格昂贵，资源稀缺。

铑(Rh)是铂族金属元素之一，具有熔点高（1964℃）、密度低（12.41 g/cm³）和高温抗氧化性能优良等优点，当它用于功能性材料时，因其密度比铂(Pt) 、铱(Ir)的密度小很多，且有文献报道Rh在高温时，具有比Pt和Ir更高的延展性（High temperature mechanical properties of the platinum group metals[J]，Platinum Metal Review,1999,43(1):18-28.），但是Rh在高温下较软，通常作为高温贵金属材料的合金添加元素，如：Pt-Rh合金可作为热电偶，而Ir-Rh合金可用于火箭发动机零件及汽车火花塞电极。此外，Rh的化合物可用于高质量科学仪器的防磨涂料以及化工和能源领域中的催化剂。

镍（Ni）也是高温金属材料，其熔点 (1453℃)与Rh的熔点相比要低，但镍有较好的抗腐蚀性和化学稳定性，而且加热状态下特别柔软，易加工。另外， Ni和Rh的密度低，比较相近，分别为8.90 g.cm^-3和12.41g.cm^-3。RhNi为连续固溶体，可在Rh中加入Ni来提高RhNi合金的高温强度，以及降低合金的成本，且Ni具有固溶强化和显微结构强化效应。然而，由于存在诸如Rh成本高、Ni高温氧化挥发速率高以及Rh合金结构强度低等问题。目前，仅发现极少的文献报道将Ni作为添加元素，Rh-Ni合金作为催化剂活性组分，如：Yusuke Masahira 等人（Journal of Nuclear Materials 456 (2015) 369–372）用电弧熔炼方法制备了Mo_x/0.7+x(Ni_0.5Rh_0.1Pd_0.1) _x/0.7+x (x = 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25) 多元合金，并研究了合金中Mo含量的变化，对多元合金机械和热学性质的影响；孙亮等人（石油化工2013年第42卷第2期，p146-150）采用浸渍法制备了负载在活性炭(AC)上的NiRh／AC双金属催化剂作为对苯二酚选择性加氢制备1，4-环己二醇的反应。而将RhNi基合金做为高温材料的应用至今未见国内外专利和文献报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服RhNi基合金高温持久强度低和高温氧化挥发速率高的缺点，提供一种适于产业化应用、耐高温、抗高温氧化损失、性价比优越的新型RhNi基高温合金材料。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种RhNi基高温合金材料，所述合金材料的基本成分由Rh、Ni，以及加入的稀土元素A和/或金属元素B以及不可避免的杂质组成。

其中，所述的A为La、Pr、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ce、Sc、Nd中的一种或几种，所述B为Re、Al、W、Ta、Nb、Th、Ti、Zr、Cr中的一种或几种。

在RhNi基合金中可以只加入稀土元素A或只加入金属元素B或者A、B两类元素同时加入。在RhNi基合金中只有稀土元素A时，A的含量为：0.005～1.5 wt %；在RhNi基合金中只有金属元素B时， B的含量为：0.5 %～5.0 wt%；如果在RhNi基合金中同时加入A、B两类元素，A的含量为0.005～1.5 wt%、B的含量为0.5 %～5.0 wt%。

所述合金材料的基本成分为含有58.5～98.995 wt%的Rh以及1.0～40.0wt%的Ni，以及 0.005～1.5 wt %的A组成。

所述合金材料的基本成分为含有55～98.5 wt%的Rh以及1.0～40.0wt%的Ni，以及 0.5 %～5.0 wt%的B组成。

所述合金材料的基本成分为含有53.5～98.4995 wt%的Rh以及1.0～40.0wt%的Ni，以及 0.0005 %～1.5 wt%的A、0.5 %～5.0 wt%的B组成。