一種鎳基合金及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明總體涉及耐腐蝕材料領域，更具體地，涉及一種鎳基合金及其應用。
【背景技術】
[0002] 隨著國民經濟的日益發展，城市規模的不斷增大以及我國工業生產中制藥業及印 染業企業的不斷增多，城市污水、污泥處理的問題顯得越來越突出，工業生產產生的大量 酸、堿性污染物也越來越多。
[0003] 當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。而將水加熱至沸點以上，臨界點以下，并控制系統壓力使水保持為液態，這 種狀態的水被稱為亞臨界水。目前，可應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。然而現有技術中的C-276及Inconel625在亞臨界水環境下的耐腐蝕性能并不盡如 人意。在溫度達到水的超臨界點以前的亞臨界狀況下，硫酸根離子在300°C~370°C區間內 對鎳基合金中的鉻的氧化膜有較強的破壞性，尤其是在制藥廢水、煤氣化廢水等廢棄物中， 硫酸根和/或硫化物(處理后可轉化為硫酸根)含量很高，因此對材料的要求也相應提高，現 有技術中材料耐腐蝕性能差的缺點制約了亞臨界水氧化環境中水處理裝置的發展。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中的材料在亞臨界水氧化環境中耐腐蝕性能差的缺點，本發明提供 了 一種鎳基合金（ESM-II)。
[0005] 本發明的一個方面提供了一種鎳基合金，包括：
[0006] 鉻，20% (重量）~25% (重量）；
[0007]鎢，1. 2% (重量）~1. 7% (重量）；
[0008]鑰，6. 0%(重量）~8. 0%(重量）；
[0009]錯，0? 6%(重量）~1. 1%(重量）；
[0010] 鈷，1. 2% (重量）~1. 4% (重量）；
[0011] 鐵，4. 0% (重量）~7. 0% (重量）；
[0012] 基材為鎳。
[0013] 根據一些實施例，絡的含量為20. 6% (重量）~24. 6% (重量)。
[0014] 根據一些實施例，鑰的含量為6. 5% (重量）~7. 5% (重量)。
[0015] 根據一些實施例，鐵的含量為4. 3% (重量）~6. 6% (重量)。
[0016] 根據一些實施例，鎳基合金還包括0? 2% (重量）~0? 3% (重量）的锫；
[0017] 根據一些實施例，鎳基合金還包括碳和/或娃，其中，碳的含量小于或等于〇. 05% (重量)，硅的含量小于或等于0.2% (重量)。
[0018] 本發明的另一個方面包括上述鎳基合金在腐蝕環境中的應用。
[0019] 根據一些實施例，腐蝕環境為亞臨界水氧化環境。
[0020] 根據一些實施例，亞臨界水氧化環境的pH值介于4至7之間。
[0021] 根據一些實施例，亞臨界水氧化環境中包含濃度介于0. 135g/L至0. 406g/L的硫 酸根離子。
[0022] 根據一些實施例，亞臨界水氧化環境的溫度介于300°C至370°C的范圍內。
[0023] 本發明的鎳基合金在亞臨界水氧化環境中具有良好的耐腐蝕性能，尤其是在含有 硫酸根離子的亞臨界水氧化環境中表現出了優異的耐腐蝕能力。
【具體實施方式】
[0024] 下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通 技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025] 在本發明的實施例中，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 此本發明的鎳基合金加入含量控制在20%(重量）至25%(重量）的范圍內的鉻以改善鎳基 合金在氧化性介質中的耐腐蝕性，其中氧化性介質包括氧化性酸、氧化性酸性鹽，氧化性堿 性鹽等。為改善本發明鎳基合金的加工性能，可以將鉻的含量優選地控制在20. 6% (重量） 至24. 6%(重量)的范圍內。在不同環境中，改善鎳基合金耐腐蝕性的臨界鉻含量有所不同， 但本發明中所選取的鉻的含量均可以有效的使本發明的鎳基合金在亞臨界水氧化的環境 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 明顯提商。
[0026] 鎢原子半徑較大，在本發明的鎳基合金中主要起到固溶強化的作用，因此，在本發 明的鎳基合金中將鎢的含量控制在鎢1.2%(重量)至1.7%(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，形成較長的長程應力場，同時產生組織位錯運動，并使 屈服強度明顯提高。在本發明的鎳基合金中，鎢明顯降低奧氏體基體的層錯能，可有效的改 善高溫合金的懦變性能。
[0027] 在本發明的鎳基合金中，鑰的添加量控制在6.0%(重量)至8.0%(重量)的范圍內， 優選地控制在6.1%(重量)至7.8%(重量）的范圍內。在該添加量范圍內，鑰可以有效地提 高本發明的鎳基合金在酸性條件下，尤其是含鹽酸的亞臨界水氧化環境中的耐腐蝕性，并 維持較好的穩定相。
[0028] 鋁是高溫合金中形成鎳鋁加強相的基本組成元素，因此在本發明的鎳基合金中加 入含量控制在0.6% (重量)至1. 1% (重量)的范圍內的鋁，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 高合金的抗氧化和耐熱腐蝕性能。
[0029] 在本發明的鎳基合金中，添加量控制在1. 2%(重量)至1. 4%(重量）的范圍內的鈷 可以顯著地提高提合金的耐磨性能及耐腐蝕性能