專利名稱：鐵基耐熱合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輕型耐熱耐蝕鐵基合金。這種合金具有抗氧化、耐腐蝕、可鑄性和高強(qiáng)度等優(yōu)異性能，并具有低比重和良好拉伸塑性。這類新合金比傳統(tǒng)含鎳的鋼種，如不銹鋼、耐熱鋼和耐熱合金要輕20-25％和便宜20-80％。
目前，在耐熱結(jié)構(gòu)上最常用的材料是上述含鎳的耐熱鋼、耐熱合金和高溫合金。然而，由于這類耐熱鋼、耐熱合金和高溫合金具有比較高的比重，促使人們尋求一種具有較低比重的耐熱材料。正在被研究的陶瓷和有序金屬間化合物具有比較低的比重，可望成為目前使用的傳統(tǒng)耐熱不銹鋼和合金的替代材料。遺憾的是，它們都未能同時(shí)具備合適的拉伸塑性、高強(qiáng)度和良好的抗氧化性能，而這些綜合性能正是高溫工程應(yīng)用所要求的。
由于陶瓷完全沒(méi)有拉伸塑性，無(wú)法發(fā)揮其低比重的優(yōu)點(diǎn)。此外，陶瓷部件一般通過(guò)價(jià)格昂貴的粉末燒結(jié)工藝制備而成。由于陶瓷部件缺乏塑性及價(jià)格昂貴，故只能有限地被采用。
低比重有序金屬間化合物也未能獲得合適的室溫拉伸塑性，室溫?cái)嗔秧g度也較低。此外，制備這類材料和加工成部件也要采用比較復(fù)雜的工藝技術(shù)，從而大大地提高了生產(chǎn)費(fèi)用。加上較低的室溫塑性容易引起傳送和加工過(guò)程的損傷，從而造成高的部件加工廢品率。
有序金屬間化合物的一個(gè)例子是Fe3Al。純鐵是體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體，具有很高的塑性。與純鐵不同，F(xiàn)e3Al是由有序體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)構(gòu)成(一般在室溫形成DO3有序結(jié)構(gòu)，而在高溫形成B2有序結(jié)構(gòu))。在這種有序結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)e和Al原子被安排在固定的位置上作規(guī)則的排列。Fe3Al具有較低的比重，由于含有較高的鋁含量，故在800℃以下具有良好的抗氧化性能。在Fe3Al材料中的鋁在氧化性氣氛中容易在表面形成一層氧化皮，雖然這層氧化皮并不很堅(jiān)固，而且在高于800℃時(shí)容易起皮。此外，F(xiàn)e3Al的原材料比較便宜。但Fe3Al很脆，室溫拉伸塑性也低，較容易發(fā)生沿晶和穿晶斷裂。
雖然在Fe3Al中加鉻可以有限地改善其拉伸塑性，而且比重也較輕，其密度大約為6.5g/cm3，但是常用的有序Fe-Al-Cr成份卻具有較差的高溫強(qiáng)度、抗腐蝕能力和抗氧化能力。
所以在此領(lǐng)域中繼續(xù)努力尋求一種價(jià)格不高而又具有低比重、一定塑性，優(yōu)異的抗氧化性能和優(yōu)異加工性能的耐熱材料是人們追求的目標(biāo)。特別需要的是一種新的鐵基合金，該合金應(yīng)具有低比重，高強(qiáng)度，合適的拉伸塑性-設(shè)定為具有≥5％拉伸延伸率，和優(yōu)異的抗氧化和耐腐蝕性能。以上提出的目標(biāo)可以通過(guò)在鐵-鋁體系中加入適量的鉻和碳，以獲得一種體心立方結(jié)構(gòu)的鐵鋁鉻碳合金來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明可立即應(yīng)用于船舶、卡車和轎車的高速柴油機(jī)渦輪增壓器。由于柴油機(jī)比汽油機(jī)具有更好的燃料經(jīng)濟(jì)性，所以被廣泛采用。在高速柴油機(jī)中采用渦輪增壓器可以大大提高燃料經(jīng)濟(jì)性，提高柴油機(jī)的效率和降低污染。世界上大部分工業(yè)卡車和10％的轎車(在歐洲達(dá)20％，在日本為10％)使用帶有渦輪增壓器的高速柴油機(jī)。一臺(tái)柴油機(jī)渦輪增壓器是由壓縮機(jī)和渦輪機(jī)組成。從機(jī)械動(dòng)能考慮，渦輪機(jī)是最關(guān)鍵的部件，因?yàn)樗诟邷叵逻\(yùn)轉(zhuǎn)，如高達(dá)650℃，承受由于高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高離心應(yīng)力，并在氧化和腐蝕氣氛中運(yùn)轉(zhuǎn)。
目前，渦輪增壓器的渦輪機(jī)采用鐵鎳基或鎳基合金鑄成，不但昂貴而且很重。由于重量產(chǎn)生的慣性，渦輪機(jī)在達(dá)到最有效運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速前，需要一定的時(shí)間去克服這種慣性，所以重量越重，需要克服的慣性越大，所需要的加速時(shí)間越大。明證就是當(dāng)突然加速時(shí)，卡車會(huì)出現(xiàn)帶黑煙的尾氣，這種尾氣是當(dāng)渦輪機(jī)達(dá)到所需要最佳轉(zhuǎn)速前的加速時(shí)間段內(nèi)燃料沒(méi)有完全燃燒所造成的。由本發(fā)明所指的鐵鋁鉻碳合金所制成的渦輪增壓器渦輪機(jī)和壓縮機(jī)可以幫助解決上述鐵鎳基和鎳基渦輪增壓器所存在的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供新的具有體心立方結(jié)構(gòu)的鐵鋁固溶體合金，具體為Fe-Al-Cr-C構(gòu)成的一類輕型耐熱材料。
本發(fā)明的另一目的是采用常規(guī)的工藝技術(shù)制備由Fe-Al-Cr-C固溶體相組成的部件或復(fù)合材料，而復(fù)合材料中每一相都是BCC固溶體，各相的點(diǎn)陣常數(shù)基本相同，而形成很好的結(jié)構(gòu)匹配。
本發(fā)明的另一目的是采用本發(fā)明合金生產(chǎn)出渦輪增壓器部件，具體來(lái)說(shuō)是渦輪增壓器的渦輪機(jī)和壓縮機(jī)。
本發(fā)明主要是關(guān)于由體心立方結(jié)構(gòu)的鐵鋁固溶體，具體為Fe-Al-Cr-C構(gòu)成的一類材料。這種材料最好含有約10-80at.％鐵，約10-45at.％鋁，約1-70at.％鉻及約0.9-15at.％碳。這種材料在多晶態(tài)下具有優(yōu)異的性能，這種材料可以通過(guò)眾所周知的方法獲得強(qiáng)化，包括固溶強(qiáng)化、晶粒細(xì)化強(qiáng)化、強(qiáng)化相粒子強(qiáng)化等。該材料還可以從固溶體內(nèi)沉淀析出與其點(diǎn)陣參數(shù)基本相同的BCC固溶體粒子而得到強(qiáng)化(沉淀強(qiáng)化)。
本發(fā)明材料一直到約1150℃都具有優(yōu)異的抗氧化能力，而一直到約650℃均可保持優(yōu)異的機(jī)械性能。


圖1是一幀三元相圖，顯示BCC相的相區(qū)。
本發(fā)明包含一類新的Fe-Al-Cr-C體心立方結(jié)構(gòu)的固溶體合金，這類合金具有低比重(在5.5g/cm3～7.5g/cm3之間，最好為6.1g/cm3)，合適的室溫拉伸塑性，優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，抗氧化能力和耐腐蝕性能。
所發(fā)明的合金最優(yōu)成份為約10-80at.％鐵，約10-45at.％鋁，約1-70at.％鉻及約0.9-15at.％碳，其中鋁和鉻的最佳總量不得少于30at.％。
按照最終性能的要求，可以改變鉻含量并劃成不同的最佳鉻含量范圍。例如，鑄造材料的最佳范圍為約5-20at.％鉻，而形變材料(鍛造)則適宜于比較低的鉻含量，例如，約1-10at.％鉻。在本發(fā)明中，由粉末X-射線衍射峰的相對(duì)強(qiáng)度確定該材料是由BCC相構(gòu)成。在本發(fā)明中，BCC相定義為由單一的BCC相或幾種具有基本相同的點(diǎn)陣參數(shù)的BCC相組成。在BCC相中出現(xiàn)＜3％非BCC相時(shí)仍被定義為BCC相，那就是在BCC相X-射線衍射峰中出現(xiàn)的非BCC峰的強(qiáng)度小于BCC衍射峰的3％時(shí)仍確定為BCC相。這個(gè)規(guī)定只是在確定圖1中BCC相邊界時(shí)才用上，而在邊界內(nèi)只出現(xiàn)BCC衍射峰，而不出現(xiàn)非BCC衍射峰。
本發(fā)明材料從室溫到約650℃時(shí)屈服強(qiáng)度都高于320MPa，而且從室溫到約600℃范圍屈服強(qiáng)度不但不隨溫度升高而下降，反而升高或保持不變。對(duì)于某些成份，從室溫到約600℃材料的屈服強(qiáng)度，隨溫度的升高而急劇升高。這種現(xiàn)象與常規(guī)BCC材料不同，BCC材料的屈服強(qiáng)度一般隨溫度升高而降低。
該材料可以用下列方法繼續(xù)強(qiáng)化，(a)引進(jìn)另一固溶體相，(b)晶粒細(xì)化，(c)引進(jìn)強(qiáng)化相粒子，或(d)在固溶體中加入固溶強(qiáng)化合金元素。
可以通過(guò)原有BCC固溶體中沉淀析出另一BCC固溶體粒子進(jìn)行強(qiáng)化，兩固溶體的點(diǎn)陣參數(shù)盡量保持一致。
通過(guò)加入難熔氧化物粒子可以強(qiáng)化BCC固溶體基體，例如Y2O3粒子。
一個(gè)出人意料的發(fā)現(xiàn)是，加入一定量的鉻和碳，可以把輕比重的鐵鋁合金從有序BCC結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序BCC結(jié)構(gòu)的固溶體。此外，還發(fā)現(xiàn)碳在本發(fā)明材料中的固溶度隨著鉻含量的增加和鋁含量的降低而增加。
此輕比重合金具有合適的室溫拉伸塑性。在隨后的性能介紹中可以看到，低比重、合適的拉伸塑性和高的高溫強(qiáng)度的組合是輕比重耐熱結(jié)構(gòu)材料發(fā)展中的重大技術(shù)突破。
進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)常規(guī)的工藝技術(shù)(如鑄造)可以很方便地用來(lái)制備各種形狀的部件。
一、性能1．抗氧化性能本發(fā)明材料具有優(yōu)異的抗氧化性能，以材料在高溫下暴露于氧化氣氛下的重量變化定義為材料的抗氧化性能好壞。
本發(fā)明材料的抗氧化性能優(yōu)于目前使用的不銹鋼、耐熱鋼、耐熱合金和高溫合金。具體地說(shuō)，本材料在1000℃空氣中暴露100小時(shí)后的失重率只有0.2g/m2天，確信優(yōu)異的抗氧化性能是由于材料中含有大量的鋁和鉻。如果需要，還可以在材料中加入稀土元素，以進(jìn)一步改善其抗氧化性能。
2．強(qiáng)度由本發(fā)明材料成份制備成的部件具有高的高溫強(qiáng)度，例如，高達(dá)650℃，高于目前使用的不銹鋼，大多數(shù)耐熱鋼和耐熱合金的高溫強(qiáng)度。例如，本發(fā)明材料在鑄態(tài)下，其320MPa屈服強(qiáng)度可以一直保持到650℃。這種合金可以通過(guò)常用的強(qiáng)化途徑來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化，如晶粒細(xì)化強(qiáng)化(例如通過(guò)熱軋后的再結(jié)晶退火，以改變物件的顯微組織)，固溶強(qiáng)化(例如在固溶體中固溶入強(qiáng)化合金元素)和第二相粒子強(qiáng)化等。
第二相粒子強(qiáng)化可以由外部加入難熔氧化物，如Y2O3。更好的辦法是通過(guò)內(nèi)部原位技術(shù)產(chǎn)生第二相粒子強(qiáng)化。例如，通過(guò)調(diào)整Fe-Al-Cr-C的成份促成從固溶體內(nèi)部沉淀出第二相強(qiáng)化粒子，這種粒子仍是BCC結(jié)構(gòu)，它們的點(diǎn)陣參數(shù)與固溶體匹配很好。在設(shè)定成份范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)整Fe-Al-Cr-C的含量來(lái)控制體心立方結(jié)構(gòu)粒子的數(shù)量和分布，這些粒子也具有BCC結(jié)構(gòu)，它們的點(diǎn)陣參數(shù)與固溶體基體基本一致，顯現(xiàn)很好的匹配，從而消除了相界面上由于兩相點(diǎn)陣參數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力，保證了高溫相(或顯微組織)的穩(wěn)定性。
由于具有優(yōu)異的抗氧化性能和高的高溫強(qiáng)度綜合性能，本發(fā)明材料已可立即投入使用，即可用于在高達(dá)650℃下氧化氣氛中運(yùn)轉(zhuǎn)的載荷部件，也可用于高達(dá)1200℃下氧化氣氛中服役的無(wú)載荷構(gòu)件。
3．抗腐蝕性能由本發(fā)明材料制成的物件在硝酸溶液中也具有很好的抗腐蝕性能。該材料在室溫下，在20％-65％硝酸溶液中的抗腐蝕率為0.01mm/年的失重速率。將該材料按規(guī)定的條件測(cè)試時(shí)，也未發(fā)現(xiàn)有晶間腐蝕的跡象。
4．塑性本發(fā)明材料具有合適的室溫拉伸塑性，具有很好的高溫(高于700℃)拉伸塑性，故具有很好的熱加工性能。例如，其室溫拉伸延伸率大于5％，900℃左右的拉伸延伸率大于95％。所以本發(fā)明材料在高于900℃下很容易被熱軋。
5．可鑄性由于本發(fā)明材料具有優(yōu)異的可鑄性，例如，其熔體具有低的粘度和高的流動(dòng)性，所以用常規(guī)的熔鑄技術(shù)即可很容易制備出終形成品鑄件。物件可以在可控或保護(hù)氣氛下，例如在惰性氣體或真空下，通過(guò)常規(guī)感應(yīng)熔化爐進(jìn)行熔煉后澆鑄而成。
該材料可以很容易鑄造成近終形(無(wú)余量)物件。這種獨(dú)特的能力是由于合金熔體的流動(dòng)性和強(qiáng)化相的特性相結(jié)合的結(jié)果。實(shí)際上，該鑄造材料為共晶組織。這種組織結(jié)合優(yōu)異的流動(dòng)性，保證合金熔體填充到鑄件模殼的各個(gè)角落，從而鑄出近終形(無(wú)余量)的物件，這種物件無(wú)需最后的精加工即可使用。
根據(jù)本發(fā)明所制成的物件，可以通過(guò)調(diào)整澆鑄溫度進(jìn)一步優(yōu)化其顯微組織。例如，提高澆鑄溫度可以細(xì)化其第二相尺寸。具體地說(shuō)，所謂細(xì)小顯微組織其第二相尺寸應(yīng)小于50微米，最好是在10-20微米左右。
二、物件(工件)用真空熔模鑄造技術(shù)已經(jīng)鑄造出最小壁厚約為0.5mm的物件。該物件是一個(gè)渦輪增壓器的渦輪機(jī)的鑄件，它具有優(yōu)異的高達(dá)650℃的高溫強(qiáng)度。與目前渦輪增壓器采用的鐵鎳基耐熱合金的高溫強(qiáng)度相似。然而，由于本發(fā)明材料具有較低的比重(約6.1g/cm3)，與目前采用的鐵鎳基鑄造合金(約8.1g/cm3)相比，降低大約25％，其比強(qiáng)度因此高出25％。高的比強(qiáng)度和低的比重可使由本發(fā)明材料制成的渦輪增壓器渦輪機(jī)比鐵鑄基合金渦輪增壓器渦輪機(jī)至少輕25％以上。
輕的渦輪增壓器渦輪機(jī)可以更容易克服慣性，更快地達(dá)到最佳運(yùn)轉(zhuǎn)速度，減少加速時(shí)間，從而減少瞬間污染。由于這一效應(yīng)，加速時(shí)間可以縮短至少25％以上，導(dǎo)致加速階段的燃燒效率比較重的鐵鎳渦輪增壓器更高。事實(shí)上，用本發(fā)明的輕合金制成的渦輪增壓器渦輪機(jī)和壓縮機(jī)將幫助柴油機(jī)除了滿足穩(wěn)態(tài)廢氣釋放標(biāo)準(zhǔn)外，還能滿足瞬間(加速)態(tài)的廢氣釋放標(biāo)準(zhǔn)。
除了上述功能效益外，本發(fā)明合金比鐵鎳基合金的材料費(fèi)用便宜很多，例如至少便宜50％。這個(gè)價(jià)格上的差別主要是由于在鐵鎳基合金中含有大量的鎳，而在本發(fā)明材料中卻不含鎳。
最后，本合金比鐵鎳基合金或鎳基合金渦輪增壓器渦輪機(jī)更抗氧化。
三、實(shí)施例1一物件由常規(guī)熔煉技術(shù)制成，其成份在圖1所示范圍之內(nèi)。按此成份配成的原材料在真空下制成合金熔體，并倒進(jìn)帶有物件形狀型腔的模殼內(nèi)，在真空下凝固。該已凝固的鑄件在砂箱內(nèi)和空氣中繼續(xù)冷卻至室溫形成一鑄態(tài)物件。然后從模殼中取出該鑄態(tài)物件，并發(fā)現(xiàn)其為Fe-Al-Cr-C的體心立方固溶體，其比重約為6.1g/cm3。
鑄態(tài)物件的機(jī)械性能列于表1。
表1 Fe-Al-Cr-C體心立方合金的機(jī)械性能

如表1所示，本發(fā)明材料具有優(yōu)異的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度直至650℃，具有良好的塑性，特別是在900℃下。
表2 Fe-Al-Cr-C體心立方合金的抗氧化性能

如表2所示，本發(fā)明材料一直至1150℃幾乎都是完全抗氧化的。
表3 Fe-Al-Cr-C體心立方合金的耐腐蝕性能

如表3所示，本發(fā)明材料具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，包括在65％硝酸中的耐腐蝕性能。
權(quán)利要求
1.一種由Fe-Al-Cr-C體心立方固溶體構(gòu)成的材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，具有約10-80at.％鐵，約10-45at.％鋁，約1-70at.％鉻及約0.9-15at.％碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的材料，其特征在于Al+Cr的最佳總量至少為30at.％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其屈服強(qiáng)度從室溫至約650℃均大于320MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其材料為多晶體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，可以被以下方法強(qiáng)化a、在原有的固溶體內(nèi)引入另一個(gè)固溶體；b、晶粒細(xì)化；c、引入由一種強(qiáng)化相構(gòu)成的粒子，或者d、在固溶體中加入一固溶強(qiáng)化元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的材料，該材料可以從原固溶體內(nèi)沉淀析出與其點(diǎn)陣參數(shù)基本相同的體心立方固溶體粒子而得到強(qiáng)化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的材料，該材料可以通過(guò)加入難熔氧化物粒子，以強(qiáng)化原來(lái)的固溶體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的材料，難熔氧化物粒子為Y2O3。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，該材料的比重約為5.5至7.5g/cm3。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的材料，該材料的比重約為6.1g/cm3。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，該材料的屈服強(qiáng)度從室溫至約600℃保持不變或隨溫度上升而增加。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，該材料在溫度高至約1150℃范圍內(nèi)，基本上沒(méi)有因氧化而產(chǎn)生重量變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，該材料在約900℃的拉伸塑性大于95％。
15.一復(fù)合材料由多個(gè)Fe-Al-Cr-C固溶體相組成，其中每個(gè)固溶體相都是體心立方單相固溶體，具有約10-80at.％鐵，約10-45at.％鋁，約1-70at.％鉻及約0.9-15at.％碳。這些固溶體具有基本相同的點(diǎn)陣常數(shù)。
16.一多晶Fe-Al-Cr-C固溶體具有約10-80at.％鐵，約10-45at.％鋁，約1-70at.％鉻及約0.9-15at.％碳。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多晶固溶體，其Al+Cr的最佳總量至少為30at.％。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多晶固溶體，該多晶固溶體可以通過(guò)沉淀析出另一個(gè)體心立方固溶體粒子進(jìn)行強(qiáng)化。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的多晶固溶體，該多晶固溶體通過(guò)沉淀析出另一個(gè)體心立方固溶體粒子得到強(qiáng)化，該粒子具有與原基體固溶體基本相同的點(diǎn)陣常數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多晶固溶體，其被加入的難熔氧化物粒子所強(qiáng)化。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的多晶固溶體，難熔氧化物為Y2O3。
22.一個(gè)由Fe-Al-Cr-C體心立方固溶體所構(gòu)成的物件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的物件具有約10-80at.％鐵，約10-45at.％鋁，約1-70at.％鉻及約0.9-15at.％碳。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的物件，其Al+Cr的最佳總量至少為30at.％。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的物件，該物件具有約5.5g/cm至約7.5g/cm的比重范圍。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的物件，其比重約為6.1g/cm2。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的物件，可在溫度高至約650℃范圍內(nèi)承受載荷。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的物件，在溫度高至約650℃范圍內(nèi)，其屈服強(qiáng)度大于320MPa。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的物件，其屈服強(qiáng)度從室溫至約600℃保持不變，或隨溫度上升而增加。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的物件，其在溫度高至約1150℃范圍內(nèi)基本上沒(méi)有因氧化而產(chǎn)生重量變化。
31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的物件，其約900℃的拉伸塑性大于95％。
32.一種制造權(quán)利要求22所述的物件的方法，該方法為在控制氣氛下熔化約10-80at.％鐵，約10-45at.％鋁，約1-70at.％鉻及約0.9-15at.％碳的成份來(lái)形成Fe-Al-Cr-C合金熔體，在控制氣氛下將該合金熔體澆入一模殼，該模殼具有該物件形狀的型腔，將該合金熔體冷卻至室溫，形成一固體鑄態(tài)物件，然后將該固體鑄態(tài)物件從該模殼中取出。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，控制氣氛為惰性氣體或真空。
34.一種強(qiáng)化權(quán)利要求1所述材料的方法，該方法包含在原有體心立方固溶體中沉淀析出另一個(gè)體心立方固溶體粒子，該粒子具有與原固溶體基體基本相同的點(diǎn)陣常數(shù)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的強(qiáng)化方法，該方法涉及通過(guò)調(diào)整Fe、Al、Cr、C的數(shù)量來(lái)調(diào)整在固溶基體中析出的體心立方固溶體粒子的數(shù)量和分布。
36.一渦輪增壓器部件由Fe-Al-Cr-C體心立方固溶體構(gòu)成。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的渦輪增壓器部件具有約10-80at.％鐵，約10-45at.％鋁，約1-70at.％鉻及約0.9-15at.％碳。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的渦輪增壓器部件，其Al+Cr的最佳總量至少為30at.％。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的渦輪增壓器部件，可在溫度高至約650℃范圍內(nèi)承受載荷。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的渦輪增壓器部件，在溫度高至約650℃范圍內(nèi)，其屈服強(qiáng)度大于320MPa。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的渦輪增壓器部件，其屈服強(qiáng)度從室溫至約600℃保持不變，或隨溫度上升而增加。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的渦輪增壓器部件，其比重在約5.5g/cm3至約7.5g/cm3范圍。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的渦輪增壓器部件，其比重約為6.1g/cm3。
44.根據(jù)權(quán)利要求36所述的渦輪增壓器部件，在固溶體基體中沉淀析出另一體心立方固溶體粒子，并得到強(qiáng)化，該粒子具有與固溶體基體基本相同的點(diǎn)陣常數(shù)。
45.根據(jù)權(quán)利要求36所述的渦輪增壓器部件是一個(gè)渦輪機(jī)。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的渦輪增壓器的渦輪機(jī)，其葉片最薄厚度為0.5mm。
47.根據(jù)權(quán)利要求36所述的渦輪增壓器部件是一個(gè)壓縮機(jī)。
48.一種制造渦輪增壓器部件的方法，包括在控制氣氛下熔化約10-80at.％鐵，約10-45at.％鋁，約1-70at.％鉻及約0.9-15at.％碳的成份來(lái)形成Fe-Al-Cr-C合金熔體；在控制氣氛下將該合金溶體澆入一模殼，該模殼有該渦輪增壓器部件形狀的型腔；將該合金熔體冷卻至室溫，形成一固體鑄態(tài)渦輪增壓器部件，然后將該固體鑄態(tài)渦輪增壓部件從該模殼中取出。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，按該方法制成的鑄態(tài)渦輪增壓器部件在使用前無(wú)需進(jìn)一步加工。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，該方法所指渦輪增壓器部件為一渦輪機(jī)。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，該方法所指渦輪增壓器部件為一壓縮機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輕型耐熱耐蝕鐵基合金及其制造方法,該合金具有合適的室溫拉伸塑性,優(yōu)異的高溫抗氧化性和高溫拉伸塑性。本發(fā)明還提供由該合金的一體心立方固溶體所構(gòu)成的一種材料,以及一種強(qiáng)化該材料的方法,該方法包括在體心立方結(jié)構(gòu)固溶體基體中沉淀析出具有與基體基本相同點(diǎn)陣常數(shù)的另一體心立方固溶體粒子。該合金加工方便,具有優(yōu)異的機(jī)械性能,特別是優(yōu)異的高溫機(jī)械性能,因此可在高溫結(jié)構(gòu)上應(yīng)用,比如蝸輪增壓器部件。
文檔編號(hào)C22C38/18GK1315586SQ0010956
公開(kāi)日2001年10月3日 申請(qǐng)日期2000年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日
發(fā)明者林暉 申請(qǐng)人:林暉