[发明专利]一种抗氧化铁镍基高温合金及其制备方法和应用

说明书

一种抗氧化铁镍基高温合金及其制备方法和应用，属于火电机组用合金技术领域，克服现有技术中火电机组用高温合金强度、韧性、抗氧化性低的缺陷。本发明抗氧化铁镍基高温合金按质量百分比计，包括：Fe：33～37％，Cr：15～19％，Mn：5‑9％，Co：2.6～3.0％，Ti：2.0～2.4％，Al：1.4～1.8％，Si：≤0.5％，W：0.2～0.5％，Mo：0.4～0.8％，C：0.05～0.09％，B：0.001～0.005％，余量为Ni；Cr+Mn的质量百分比为22～26％。本发明铁镍基高温合金具有高强度及高韧性的同时又具备优异的抗氧化性能。

技术领域

本发明属于火电机组用合金技术领域，具体涉及一种抗氧化铁镍基高温合金及其制备方法和应用。

背景技术

提高效率和减少污染始终是火电技术领域追求的目标，而提高主蒸汽的使用温度和压力一直被认为是提高热效率最有效的方法。目前，650℃级二次再热超超临界机组(A-USC)的热效率可突破50％，供电煤耗低于260g/kWh，是2025年前兼顾材料技术、建站成本、机组效率和节能减排等最具竞争力的机组方案；但是，650℃级二次再热超超临界机组(A-USC)蒸汽参数的提升对其热通道关键部件用材料的高温强韧性及抗氧化性提出了更高的要求。

燃煤电站运行过程中，锅炉的末级过热器和再热器、集箱、主/再热蒸汽管道、阀门、转子、叶片等部件的蒸汽侧氧化对电站的寿命和安全运行具有显著影响。首先，蒸汽侧氧化形成的氧化层导致部件实际承载截面减小，使部件实际服役应力增加并最终导致服役寿命缩短；其次，氧化层低的热传导系数引起的氧化层两侧温度差将导致部件的实际服役温度高于设计温度，使部件处于超温运行状态从而导致材料失效加速；此外，脱落的氧化层容易在部件的变截面处或弯道处塞积，引起局部过载导致部件失效，造成灾难性后果，因此，材料的抗氧化性能与燃煤电站的服役寿命和安全运行密切相关。

目前，650℃超超临界机组的关键高温部件材料体系还不成熟，国内外的候选材料主要以镍基变形高温合金和铁镍基变形高温合金为主，其中镍基变形高温合金主要以CCA617、Haynes282、Nimonic263等合金为代表，这些材料具备优异的高温持久强度及抗氧化性能，但价格昂贵、焊接性能差、冶炼和热加工等技术要求高，限制了其迅速推广应用。铁镍基变形高温合金主要以国外的Sanicro25、HR6W等合金为代表。上述几种铁镍基高温合金虽然具有原料成本优势，但热强度低，组织稳定性和抗蚀性较差。

发明内容

因此，为了克服现有技术中火电机组用高温合金强度、韧性、抗氧化性低的缺陷，本发明提供了一种抗氧化铁镍基高温合金及其制备方法和应用。

为此，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种抗氧化铁镍基高温合金，按质量百分比计，包括：Fe：33～37％，Cr：15～19％，Mn：5-9％，Co：2.6～3.0％，Ti：2.0～2.4％，Al：1.4～1.8％，Si：≤0.5％，W：0.2～0.5％，Mo：0.4～0.8％，C：0.05～0.09％，B：0.001～0.005％，余量为Ni；Cr+Mn的质量百分比为22～26％。

进一步的，所述Mn的质量百分比含量为6～8％；所述Co的质量百分比含量为2.7～3％。

进一步的，满足以下条件中的至少一项：

(1)Fe的质量百分比含量为34～36％；

(2)Cr的质量百分比含量为16～18％；

(3)Ti的质量百分比含量为2.1～2.3％；

(4)Al的质量百分比含量为1.5～1.7％；

(5)Si的质量百分比含量为0～0.3％；

(6)W的质量百分比含量为0.2～0.4％；

(7)Mo的质量百分比含量为0.5～0.7％；