Next Generation Heat-Resistant Cast Ni-Cr Alloy with Improved Carburization Control

具有改进渗碳控制的下一代耐热铸造镍铬合金

基本信息

  • 批准号:
    571330-2021
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.46万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2021-01-01 至 2022-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The overarching goals of the partnership between KUBOTA Materials Canada Corporation and McMaster University are to: (i) develop the next generation heat-resistant cast UCX (48Ni-41Cr) alloy with improved carburization resistance as radiant furnace coil tubes for ethylene production via steam cracking, and (ii) provide experiential training opportunity for a PhD-level HQP with the development of advanced materials with improved performance for harsh environments. Benefits from improved control of carburization of radiant furnace coil tubes in ethylene production via steam cracking include: (i) reduced energy use, (ii) reduced CO2 production and (iii) extended tube lifetime (by up to 50%). The new direction proposed involves developing the next generation UCX alloy by adding large cation diameter reactive rare earth elements (Ce and/or La), whilst simultaneously "dealloying" with Si, with improved chromia scale protection (better adhesion and reduced internal oxidation/carburization). Two key benefits of large cation diameter reactive element addition include (i) enhanced selective oxidation of Cr and (ii) improved adhesion with the substrate. Chromia scale protection improvements associated with reactive element additions have been demonstrated for Ni-25Cr alloys, but not for cast alloys, with higher Cr contents, such as UCX.
久保田材料加拿大公司和麦克马斯特大学之间合作的总体目标是:(i) 开发下一代耐热铸造 UCX (48Ni-41Cr) 合金,该合金具有改进的抗渗碳性能,可用作通过蒸汽裂解生产乙烯的辐射炉盘管,(ii) 为博士级 HQP 提供体验式培训机会,开发先进材料,提高恶劣环境下的性能。通过蒸汽裂化生产乙烯时,改进对辐射炉盘管渗碳的控制带来的好处包括:(i) 减少能源消耗,(ii) 减少二氧化碳排放,以及 (iii) 延长管寿命(最多延长 50%)。提出的新方向包括通过添加大阳离子直径活性稀土元素(Ce和/或La)来开发下一代UCX合金,同时用Si进行“脱合金”,改善氧化铬保护(更好的附着力并减少内部氧化/碳化) )。添加大阳离子直径活性元素的两个主要好处包括 (i) 增强 Cr 的选择性氧化和 (ii) 改善与基材的附着力。 Ni-25Cr 合金已证明与添加活性元素相关的铬垢保护效果得到改善,但铬含量较高的铸造合金(例如 UCX)却没有得到证实。

项目成果

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