《高性能铱合金电极材料制备技术及产业化》
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中图分类: | TG146.34 |
完成/联系人 | 杨喜昆 李旸 周川 马梦一 周芳 谭丰 李卫 |
来源省份: | 云南 |
完成单位: | 昆明富尔诺林科技发展有限公司 昆明理工大学 |
科研日期: | 2018 |
研究行业: | 工程和技术研究与试验发展 |
研究主题: | 铱合金电极材料,燃气发动机,燃气发电机,能源利用, |
入选计划: | 科技型中小企业技术创新基金、09C26215305595、云南省科技计划项目、2014EA002 |
传媒
铱具有高熔点(2443℃)和最高的室温弹性模量(570GPa),也是在高温下最耐腐蚀的元素之一,因此铱在高温领域有着极好的应用前景。然而,由于铱存在高温强度低、高温下氧化挥发严重、加工塑性较差等问题,需合金化才能解决铱在高温应用中存在的问题。
近些年来,为了提高热转换效率及能源利用率,新型燃气发动机和燃气发电机要求工作温度在1800℃以上,还要在高温氧化和腐蚀气氛下连续24小时工作3个月以上,这对其核心部件-点火电极材料的高温力学性能、高温抗氧化挥发性能及电烧蚀性能提出了更高的要求。在此严酷工况条件下,通常使用的镍基、铂基合金材料已无法使用。因此,设计新型铱合金并创新其制备技术,制备出具有优良电极性能的铱合金电极材料,这对于促进燃气油气等新能源发动(电)机的发展具有重要意义。
为此,昆明富尔诺林有限公司和昆明理工大学,以"产学研"协同模式,并在科技部中小企业创新基金项目"火花塞电极用铱合金线材产品开发"、云南省科技计划项目"高性能铱合金电极材料制备及产业化"等科技项目的连续支持下,历经近十年的持续科技攻关,突破了铱合金在材料设计、加工等方面的技术难题,开发出应用于汽车火花塞、燃气发动(电)机、油气田尾气和煤层气发电装置、光伏光热真空电离规、以及航天航空发动机等领域的铱合金电极材料。
该材料具有较好的延展性能、焊接性能、抗高温烧蚀性能和电极点火寿命,并节约贵金属用量,项目的主要创新点如下:
(1)应用"微合金化技术"在铱中添加一些能够形成固溶强化的金属元素,以及另外一些能够形成晶界强化的金属元素,改善铱合金的组织结构,提高铱合金材料的高温持久强度,大幅度减少铱合金材料的高温氧化挥发损失,制备出具有优异高温抗氧化电烧蚀性能和使用寿命长的新型铱合金材料;
(2)通过定向凝固技术消除了铱合金熔坯内部缺陷,再经大变形热加工进一步细化组织晶粒,使铱合金具有优良热加工性能,制备出超细、超薄甚至异形的铱合金材料;
(3)制备出的铱合金材料的抗氧化电烧蚀性能,在模拟发动机工况下的电烧蚀性能与日本NGK公司铱合金材料的电烧蚀性能相当;
(4)建成国内生产规模最大,年产量为100Kg级铱合金电极材料的生产线,并根据市场需求,开发了一系列的铱合金材料,形成了一系列的铱合金产品,已成为国内铱合金产品最齐全的生产厂家。
项目获发明专利6件、实用新型6件。经专家鉴定:项目开发的铱合金电极材料在国内属首创,性能处于国内领先、国际先进,成果实现了产业化。近三年来,累计新增销售收入1809.99万元人民币,新增利润总额95.28万元人民币,新增利税136.85万元人民币。仅统计5家最具有代表性企业2016年至2017年的推广应用情况,累计新增销售额1.4997亿元,新增利润2905万元。
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