本發(fā)明涉及非晶態(tài)合金材料，尤其是一種鎳基非晶合金材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、非晶態(tài)合金材料，因內(nèi)部原子排列長(zhǎng)程無序、短程有序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而表現(xiàn)出一系列獨(dú)特的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，如高強(qiáng)度、高彈性、高耐腐蝕性等。近年來，非晶態(tài)合金材料的成分設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)和實(shí)際應(yīng)用等成為了材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的重要研究方向之一，但受到原料純度、冷卻速率等諸多因素的影響，金屬合金難以形成大尺寸的塊體非晶態(tài)材料。通常，人們通過添加適量的合金元素可以提高非晶態(tài)合金材料的非晶形成能力與性能。

2、鎳基合金材料不但具有較高的高溫力學(xué)性能，而且具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性能。鎳基非晶合金作為重要的非晶態(tài)合金體系之一，得到了廣泛的研究，已開發(fā)了一系列具有一定非晶形成能力的鎳基非晶合金成分體系，如ni-nb、ni-pd-p、ni-fe、ni-nb-co、ni-zr、ni-nb-ta等，尤其是在高溫耐蝕合金領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用背景。目前鎳基非晶合金的非晶形成能力還較低，合金的耐高溫鹽酸腐蝕性能不強(qiáng)，使用過程中往往易出現(xiàn)點(diǎn)蝕及均勻腐蝕，不利于合金的工程應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)既有高非晶形成能力又有耐高溫鹽酸腐蝕的非晶態(tài)鎳基合金新材料具有重要的理論價(jià)值和工程實(shí)踐意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服上述技術(shù)問題，提供一種鎳基非晶合金材料及其制備方法和應(yīng)用，該鎳基非晶合金材料同時(shí)具有完全非晶、高耐蝕性和較好的熱穩(wěn)定性能。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種鎳基非晶合金材料，所述鎳基非晶合金材料具有化學(xué)式為nianbbtacpdfee(i)所示的組成，其中，a、b、c、d、e分別為各對(duì)應(yīng)組分原子的質(zhì)量百分含量，40≤a≤60，10≤b≤30，10≤c≤30，1≤d≤15，0≤e≤15，且滿足a+b+c+d+e＝100。

3、優(yōu)選地，式i中，2≤a/c≤4，優(yōu)選為3≤a/c≤4。

4、優(yōu)選地，式i中，0.5≤b/c≤1.5，優(yōu)選為0.7≤b/c≤1。

5、本發(fā)明第二方面提供一種鎳基非晶合金材料的制備方法，所述制備方法包括：

6、(1)在惰性氣氛中，將滿足式i所示的合金原料進(jìn)行熔煉，得到合金錠；

7、(2)將所述合金錠依次進(jìn)行除雜、清洗、液態(tài)快速淬火，得到鎳基非晶合金材料；

8、其中，所述鎳基非晶合金材料具有化學(xué)式nianbbtacpdfee(i)所示的組成，其中，a、b、c、d、e分別為各對(duì)應(yīng)組分原子的質(zhì)量百分含量，40≤a≤60，10≤b≤30，10≤c≤30，1≤d≤15，0≤e≤15，且滿足a+b+c+d+e＝100。

9、本發(fā)明第三方面提供一種第二方面提供的制備方法制得的鎳基非晶合金材料。

10、本發(fā)明第四方面提供一種第一方面和第三方面提供的鎳基非晶合金材料在高溫含氯和濃鹽酸工業(yè)場(chǎng)景領(lǐng)域中應(yīng)用。

11、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

12、(1)本發(fā)明提供的鎳基非晶合金材料，通過限定ni、nb、ta、fe和p滿足式i組成，尤其是控制ta的質(zhì)量含量在10-30wt％時(shí)，易于形成完全非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，且具有高熱穩(wěn)定性和耐高溫鹽酸腐蝕的能力，能夠作用高耐蝕的合金體系在惡劣的高溫鹽酸工況中使用；

13、(2)本發(fā)明提供的鎳基非晶合金材料具有較高的耐腐蝕性，在人工海水和高溫鹽酸溶液中均表現(xiàn)出優(yōu)于哈氏合金c276和304不銹鋼的耐腐蝕性能，尤其是浸入80℃、濃度為32wt％鹽酸溶液中7個(gè)月后表面仍然保持金屬光澤，未見明顯腐蝕。

技術(shù)特征：

1.一種鎳基非晶合金材料，其特征在于，所述鎳基非晶合金材料具有化學(xué)式為nianbbtacpdfee(i)所示的組成，其中，a、b、c、d、e分別為各對(duì)應(yīng)組分原子的質(zhì)量百分含量，40≤a≤60，10≤b≤30，10≤c≤30，1≤d≤15，0≤e≤15，且滿足a+b+c+d+e＝100。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基非晶合金材料，其中，式i中，45≤a≤55，10≤b≤20，10≤c≤20，1≤d≤10，5≤e≤15；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎳基非晶合金材料，其中，式i中，2≤a/c≤4，優(yōu)選為3≤a/c≤4；

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的鎳基非晶合金材料，其中，所述鎳基非晶合金材料具有完全非晶結(jié)構(gòu)；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的鎳基非晶合金材料，其中，所述鎳基非晶合金材料的過冷液相區(qū)寬度δtx≥50k，優(yōu)選為100-150k；

6.一種鎳基非晶合金材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，步驟(1)中，

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法，其中，步驟(2)中，

9.權(quán)利要求6-8中任意一項(xiàng)所述的制備方法制得的鎳基非晶合金材料。

10.權(quán)利要求1-5和9中任意一項(xiàng)所述鎳基非晶合金材料在高溫含氯和濃鹽酸工業(yè)場(chǎng)景領(lǐng)域中應(yīng)用，優(yōu)選在石化、化工、制藥、熔鹽發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及非晶態(tài)合金材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種鎳基非晶合金材料及其制備方法和應(yīng)用。該鎳基非晶合金材料具有化學(xué)式為Ni<subgt;a</subgt;Nb<subgt;b</subgt;Ta<subgt;c</subgt;P<subgt;d</subgt;Fe<subgt;e</subgt;(I)所示的組成，其中，a、b、c、d、e分別為各對(duì)應(yīng)組分原子的質(zhì)量百分含量，40≤a≤60，10≤b≤30，10≤c≤30，1≤d≤15，0≤e≤15，且滿足a+b+c+d+e＝100。本發(fā)明提供的鎳基非晶合金材料易于形成完全非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，且具有高熱穩(wěn)定性和耐高溫鹽酸腐蝕的能力，能夠作用高耐蝕的合金體系在惡劣的高溫鹽酸工況中使用。

技術(shù)研發(fā)人員：陳吉,李斌,姚傳人,賀勇,李權(quán)毅,劉偉,蘇銘濱,何波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/12