阅读说明：本技术 一种耐腐蚀复合金属材料及其制备方法 (Corrosion-resistant composite metal material and preparation method thereof ) 是由 张聪正 梁晨 于 2020-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种耐腐蚀复合金属材料,属于金属材料技术领域。包括以下重量份的原料：Ti：0.07～0.15wt％、Nb：0.02～0.03wt％、Zr：0.01～0.02wt％、2205双相不锈钢：99.8～99.9wt％。本发明还提供了一种耐腐蚀复合金属材料的制备方法。本发明基于现有的2205双相不锈钢,加入定量的钛、铌及锆微量元素,具有细化晶粒的作用,可使2205双相不锈钢的耐蚀性能显著的提升,且能够体现出更加的力学性能,避免了2205双相不锈钢在500～1000℃范围时会产生有害析出相,导致不锈钢力学性能下降,而降低耐腐蚀性能。(The invention provides a corrosion-resistant composite metal material, and belongs to the technical field of metal materials. The feed comprises the following raw materials in parts by weight: ti: 0.07 to 0.15 wt%, Nb: 0.02 to 0.03 wt%, Zr: 0.01 to 0.02 wt%, 2205 duplex stainless steel: 99.8 to 99.9 wt%. The invention also provides a preparation method of the corrosion-resistant composite metal material. Based on the existing 2205 duplex stainless steel, the invention adds quantitative titanium, niobium and zirconium microelements, has the function of refining crystal grains, can obviously improve the corrosion resistance of the 2205 duplex stainless steel, can embody more mechanical properties, and avoids that the 2205 duplex stainless steel generates harmful precipitated phases at the temperature of 500-1000 ℃ to reduce the mechanical properties of the stainless steel and further reduce the corrosion resistance.)

一种耐腐蚀复合金属材料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀复合金属材料及其制备方法。

背景技术

双相不锈钢的固溶组织中含有铁素体与奥氏体两相，兼具铁素体与奥氏体各自特性，耐腐蚀性能较为优秀，在生产生活的各个领域发挥着重要作用。

双相不锈钢优良的耐腐蚀性能主要取决于其固溶态的铁素体与奥氏体组织以及相近的两相比，有害析出相会显著降低双相不锈钢的耐腐蚀性能，主要是由于双目不锈钢内还有丰富的合金元素，而复杂的合金元素入Cr、Mo等可导致双目相不锈钢除了含有铁素体与奥氏体两相之处，在合适的温度条件下还可能产生多种金属间的有害析出相。

2205双相不锈钢以其优良的耐腐蚀性能及综合力学性能，成为目前应用最广泛的一类双相不锈钢。但是，2205双相不锈钢在一定温度范围时会产生有害析出相，可导致不锈钢力学性能下降，更重要的是析出相容易导致不锈钢耐蚀性能下降，对材料造成破坏。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出了一种耐腐蚀复合金属材料及其制备方法。

本发明第一个目的提供一种耐腐蚀复合金属材料，包括以下重量份的原料：Ti：0.07～0.15wt％、Nb：0.02～0.03wt％、Zr：0.01～0.02wt％、2205双相不锈钢：99.8～99.9wt％。

优选的，所述2205双相不锈钢的组成及其质量百分比为：Cr：21.0～23.0wt％，Ni：4.5～6.5wt％，Mo：2.5～3.5wt％，Mn：≤2.0wt％，Si：≤1.0wt％，N：0.08～0.2wt％，P：≤0.03wt％，S：≤0.02wt％，C：≤0.03wt％，余量Fe。

本发明第二个目的提供一种耐腐蚀复合金属材料的制备方法，

包括以下步骤：称取纯铁、铬铁放入中频感应炉中通电熔化，再依次加入金属镍、金属锰、氮化铬、硅铁、钼铁、钛铁、铌铁及锆铁，继续熔化形成金属液；随后将金属液升温至1550～1600℃后，依次进行脱氧处理和除渣处理；

然后将金属液浇筑于模具中空冷冷却至室温后，在1100～1150℃进行固溶处理3～5h后水冷，即得耐腐蚀复合金属材料。

优选的，所需的所有原料，在加入所述中频感应炉熔炼之前均需进行除油、除气、除锈以及干燥处理。

优选的，所述脱氧处理过程中选用硅钙锰脱氧剂，且加入量为各原料总重量的0.2～0.3％。

优选的，所需的各原料用量用Matlab软件计算得出，其中，计算过程中将Cr烧损率按4％计算，Si烧损率按20％计算，Mn烧损率按18％计算，其他元素按无烧损计算。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种耐腐蚀复合金属材料，基于现有的2205双相不锈钢，加入定量的钛、铌及锆微量元素，具有细化晶粒的作用，可使2205双相不锈钢的耐蚀性能显著的提升，避免了2205双相不锈钢在500～1000℃范围时会产生有害析出相，导致不锈钢力学性能下降，而降低耐腐蚀性能。同时，能够有效提升2205双相不锈钢的力学性能。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

需要说明的是，以下各实施例所采用的2205双相不锈钢组成及其质量百分比为为22.36wt％Cr、5.21wt％Ni、3.18wt％Mo、1.37wt％Mn、0.65wt％Si、0.15wt％N、0.014wt％P、0.0008wt％S、0.03wt％C、余量Fe；同时，所需的各原料用量用Matlab软件计算得出，其中，计算过程中将Cr烧损率按4％计算，Si烧损率按20％计算，Mn烧损率按18％计算，其他元素按无烧损计算。

实施例1

一种耐腐蚀复合金属材料，包括以下重量份的原料：Ti：0.07％、Nb：0.02wt％、Zr：0.01wt％、2205双相不锈钢：99.9wt％；

所采用的2205双相不锈钢组成及其质量百分比为为22.36wt％Cr、5.21wt％Ni、3.18wt％Mo、1.37wt％Mn、0.65wt％Si、0.15wt％N、0.014wt％P、0.0008wt％S、0.03wt％C、余量Fe。

上述所述的耐腐蚀复合金属材料制备方法包括以下步骤：

称取纯铁、铬铁放入中频感应炉中通电熔化，再依次加入金属镍、金属锰、氮化铬、硅铁、钼铁、钛铁、铌铁及锆铁，继续熔化形成金属液；随后将金属液升温至1550℃后，依次进行脱氧处理和除渣处理；其中，脱氧处理过程中选用硅钙锰脱氧剂，且加入量为各原料总重量的0.2％；

然后将金属液浇筑于模具中空冷冷却至室温后，在1100℃进行固溶处理5h后水冷，即得耐腐蚀复合金属材料。

实施例2

一种耐腐蚀复合金属材料，包括以下重量份的原料：Ti：0.15％、Nb：0.03wt％、Zr：0.02wt％、2205双相不锈钢：99.8wt％；

所采用的2205双相不锈钢组成及其质量百分比为为22.36wt％Cr、5.21wt％Ni、3.18wt％Mo、1.37wt％Mn、0.65wt％Si、0.15wt％N、0.014wt％P、0.0008wt％S、0.03wt％C、余量Fe。

上述所述的耐腐蚀复合金属材料制备方法包括以下步骤：

称取纯铁、铬铁放入中频感应炉中通电熔化，再依次加入金属镍、金属锰、氮化铬、硅铁、钼铁、钛铁、铌铁及锆铁，继续熔化形成金属液；随后将金属液升温至1600℃后，依次进行脱氧处理和除渣处理；其中，脱氧处理过程中选用硅钙锰脱氧剂，且加入量为各原料总重量的0.3％；

然后将金属液浇筑于模具中空冷冷却至室温后，在1150℃进行固溶处理3h后水冷，即得耐腐蚀复合金属材料。

实施例3

一种耐腐蚀复合金属材料，包括以下重量份的原料：Ti：0.15％、Nb：0.02wt％、Zr：0.02wt％、2205双相不锈钢：99.8wt％；

所采用的2205双相不锈钢组成及其质量百分比为为22.36wt％Cr、5.21wt％Ni、3.18wt％Mo、1.37wt％Mn、0.65wt％Si、0.15wt％N、0.014wt％P、0.0008wt％S、0.03wt％C、余量Fe。

上述所述的耐腐蚀复合金属材料制备方法包括以下步骤：

称取纯铁、铬铁放入中频感应炉中通电熔化，再依次加入金属镍、金属锰、氮化铬、硅铁、钼铁、钛铁、铌铁及锆铁，继续熔化形成金属液；随后将金属液升温至1580℃后，依次进行脱氧处理和除渣处理；其中，脱氧处理过程中选用硅钙锰脱氧剂，且加入量为各原料总重量的0.2％；

然后将金属液浇筑于模具中空冷冷却至室温后，在1120℃进行固溶处理4h后水冷，即得耐腐蚀复合金属材料。

对比例1

与实施例1相同，不同之处：所述耐腐蚀复合金属材料的原料中未添加Ti；Nb；Zr。其制备方法与实施例1相同。

对比例2

与实施例1相同，不同之处：所述耐腐蚀复合金属材料的原料中只添加Ti。其制备方法与实施例1相同。

对比例3

与实施例1相同，不同之处：所述耐腐蚀复合金属材料的原料中只添加Nb。其制备方法与实施例1相同。

本发明实施例1～3提供的耐腐蚀复合金属材料，基于现有的2205双相不锈钢，加入定量的钛、铌及锆微量元素，具有细化晶粒的作用，同时采用较佳的熔炼，生产出耐腐蚀复合金属材料。

为了说明实施例1～3提供的耐腐蚀复合金属材料的各项性能，对实施例1～3进行性能检测，同时对比例1～3作为对照组，具体性能效果见表1～3。

其中，耐腐蚀性能测试是按照GB/T17897《不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法》进行化学浸泡点蚀实验。按照GB/T17898《不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法》。

表1实施例1～3及对比例1～3提供的金属材料的腐蚀速率

	腐蚀速率V(g/m<sup>2</sup>h)
		实施例1	0.061
实施例2	0.053
		实施例3	0.065
对比例1	0.29
		对比例2	0.15
对比例3	0.23

表2实施例1～3及对比例1～3提供的金属材料的应力腐蚀性能

从表1～2可以看出，实施例1～3提供的耐腐蚀复合金属材料腐蚀速率均比对比例1～3低，且实施例1～3比对比例1～3提供的金属材料的应力腐蚀断裂时间较长，说明添加定量的钛、铌及锆微量元素后，使金属材料具有显著的钝化倾向，增强了钝化膜的修复能力，且具有一定的力学稳定性。

表3实施例1～3及对比例1～3提供的金属材料的力学性能

从表3可以看出，实施例1～3提供的耐腐蚀复合金属材料均相对于对比例1～3提供的金属材料具有较佳的力学性能。说明添加定量的钛、铌及锆微量元素后，避免了双相不锈钢在500～1000℃温度范围时产生有害析出相，增强了不锈钢耐蚀性能，而有效的提升不锈钢力学性能。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。