專利名稱：：一種制備鐵鋁合金多孔材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本方法涉及借助粉末冶金技術(shù)制備鐵鋁合金多孔材料的方法。是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
：制備鐵鋁合金多孔材料的方法是目前倍受人關(guān)注的課題。特別是隨著目前高速發(fā)展的現(xiàn)代化工業(yè)，帶來(lái)的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重。大量的含塵高溫氣體，煤氣、燃?xì)?、煙氣，已?jīng)形成對(duì)人類生存的威脅。高污染產(chǎn)業(yè)，鋼鐵、熱電、各色爐窯，形成主要的污染源。治理污染的凈化過(guò)濾和除塵工藝或系統(tǒng)中所用傳統(tǒng)工藝和設(shè)備，受到材料特性的限制已經(jīng)完全不能適應(yīng)節(jié)能降耗的形勢(shì)要求。解決髙性能的多孔材料早已經(jīng)引起科學(xué)界的重視。鐵鋁基金屬間化合物微孔過(guò)濾材料的研究已經(jīng)成為關(guān)注的研究對(duì)象。FeAI基金屬間化合物由于其良好的耐熱性、優(yōu)良的機(jī)械性能和優(yōu)異的高溫抗氧化和抗硫腐蝕性能近年來(lái)受到了世界各國(guó)材料研究工作者更多的關(guān)注和應(yīng)用研究。特別是對(duì)高溫含塵直接凈化除塵不但可以節(jié)約環(huán)境保護(hù)的成本而且為節(jié)約能源和循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的發(fā)展十分重要?，F(xiàn)有技術(shù)中目前存在的關(guān)鍵不僅僅需要高性能過(guò)濾材料，更需要的是產(chǎn)生穩(wěn)定可靠性能的同時(shí)，具有簡(jiǎn)單易行的生產(chǎn)過(guò)程和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的生產(chǎn)成本。二十世紀(jì)九十年代后期，針對(duì)陶瓷過(guò)濾材料存在抗熱震性不好、可靠性不高等問(wèn)題，西方一些國(guó)家開(kāi)展了具有金屬性質(zhì)的多孔過(guò)濾材料的研究和開(kāi)發(fā)。FeAI合金材料抗高溫氧化、耐硫腐蝕性能突出，適合高溫除塵環(huán)境的應(yīng)用，在鋼鐵、發(fā)電系統(tǒng)引起了廣泛關(guān)注，開(kāi)展了對(duì)FeAI合金的深入研究。研究結(jié)果現(xiàn)有技術(shù)中基本形成了兩個(gè)工藝路線。一個(gè)是北京安泰科技的真空熔煉鐵鋁制粉、分級(jí)混合、冷壓成形、高溫?zé)Y(jié)的方法。一個(gè)是中南大學(xué)的鐵鋁粉分級(jí)后直接混合，冷壓成形、保溫處理、高溫?zé)Y(jié)。最終形成具有金屬特性的多孔材料。采用金屬粉末材料直接獲得所需多孔結(jié)構(gòu)可以解決初步加工問(wèn)題。前者方法生產(chǎn)的的產(chǎn)品強(qiáng)度高，抗高溫氧化性和抗硫腐蝕性能優(yōu)異，過(guò)濾效率高、運(yùn)行阻力低、工藝穩(wěn)定、易于反吹清洗再生、壽命長(zhǎng)。鐵鋁基金屬間化合物微孔過(guò)濾材料具有實(shí)際應(yīng)用的可能。生產(chǎn)中需要借助真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，采用高壓水霧化制粉導(dǎo)致生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高效率低。大大限制了材料的應(yīng)用領(lǐng)域。中南大學(xué)的技術(shù)方案采用了價(jià)格便宜的鐵鋁粉原料直接混配冷靜壓成形，工藝簡(jiǎn)單使實(shí)用。但是，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，在鋁元素向鐵元素團(tuán)中擴(kuò)散的過(guò)程是一個(gè)快速的放熱過(guò)程，不僅僅可以形成有應(yīng)用價(jià)值的孔隙，還很容易形成連鎖式反應(yīng)擴(kuò)散造成局部孔隙擴(kuò)展形成為裂紋、形成表面的開(kāi)裂和內(nèi)部的瑕疵。也可能導(dǎo)致明顯的形變和孔隙不均勻。所導(dǎo)致的結(jié)果是質(zhì)量難以控制，成品率過(guò)低、表面質(zhì)量不一至。本申請(qǐng)中的附圖2中就表現(xiàn)了以上的現(xiàn)象。這一技術(shù)缺陷導(dǎo)致了產(chǎn)品質(zhì)量的不可控因素。為了克服以上的技術(shù)缺陷，不得不限制鐵粉和和鋁粉的粒度尺寸，減緩燒結(jié)時(shí)溫度上升的速度。即使如此也無(wú)法徹底解決產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。加大了生產(chǎn)成本，形成推廣應(yīng)用中最大的價(jià)格障礙。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一個(gè)新的制備鐵鋁合金多孔材料的方法。該方法是對(duì)現(xiàn)有的工藝將含鐵鋁成分的粉末按照設(shè)計(jì)的重量組分比混合，借助于模壓成形制備制成片狀或成形坯，壓力控制在50300MPa，或采用冷等靜壓制備管狀型坯，采用無(wú)壓燒結(jié)工藝，950125(TC，燒結(jié)氣氛為氫氣或分解氨、或者采用真空燒結(jié)實(shí)現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)的定型，所進(jìn)行的改進(jìn)，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，擺脫質(zhì)量、原料和廢品率高的困擾，以簡(jiǎn)單、高效、低成本的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)鐵鋁合金多孔材料的生產(chǎn)。本方法所采用的技術(shù)方案中，采用含鐵鋁成分的粉末，按設(shè)計(jì)的重量組分比混合，采用模壓戌形制備片狀或成形坯，壓力控制在50300MPa，或采用冷等靜壓制備管狀型坯，等靜壓力控制在50200MPa;采用無(wú)壓燒結(jié)工藝，9501250°C,燒結(jié)氣氛為氫氣或分解氨、或者采用真空燒結(jié)。關(guān)鍵在于上述的含鐵鋁成分的粉末包括粒徑為3001pm的Fe粉和粒徑為3001pm的FexAly粉，其重量百分比為76.6-3.5%Fe和23.496.2%FeJVIy。以上所說(shuō)的FexAly是指鐵鋁化合物，包括FeAI2、Fe2AI5、FeAI3其中的任何一種或兩種、或三種的混合。之所以選擇以上種類的鐵鋁化合物，是因?yàn)橐陨系娜N鐵鋁化合物是鐵鋁粉混合加熱定型過(guò)程中主要的中間生成物形式。是鋁元素向鐵原子團(tuán)中發(fā)生擴(kuò)散時(shí)產(chǎn)生發(fā)熱和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的主要中間生成物。隨著本技術(shù)方案的關(guān)鍵性原料配比選擇的改進(jìn)，現(xiàn)有技術(shù)中所具有的，影響形體精度、勻質(zhì)性能、和原料粒度的根本威脅被大大地弱化，產(chǎn)生缺陷的基礎(chǔ)被限制在非常小的范疇內(nèi)。從而保證了高質(zhì)量和底成本的生產(chǎn)過(guò)程。同時(shí)由于以上的措施，作為參加反應(yīng)的基本原料顆粒不再需要過(guò)嚴(yán)格的細(xì)度，從而有利于生成各種檔次、規(guī)格的鐵鋁合金多孔材料，更廣泛的適應(yīng)市場(chǎng)的需要。以上所述是本發(fā)明產(chǎn)生的積極效果。.圖1是采用本發(fā)明的方法制造的產(chǎn)品外觀形態(tài)照片圖示。圖2同組分現(xiàn)有工藝方法生產(chǎn)中出現(xiàn)的產(chǎn)品外觀缺陷照片。本方法制造的產(chǎn)品外型規(guī)范工整，沒(méi)有任何變形和龜紋。使用現(xiàn)有工藝方法，不加任何的特別處理外觀經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重變形、嚴(yán)重的龜裂紋。下面結(jié)合具體的實(shí)施里例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的目的是如何實(shí)現(xiàn)的具體實(shí)施例方式具體方法或流程應(yīng)當(dāng)包括以下的方法步驟該方法采用含鐵鋁成份的粉末，按設(shè)計(jì)的重量組分比混合，采用模壓成形制備制成片狀或成形坯，壓力控制在50300MPa,或采用冷等靜壓制備管狀型坯，等靜壓力控制在50300MPa;采用無(wú)壓燒結(jié)工藝，9501250°C，燒結(jié)氣氛為氫氣或分解氨、或者采用真空燒結(jié)。關(guān)鍵在于上述的含鐵鋁成份的粉末包括粒徑為3001jjm的Fe粉和粒徑為3001|jm的FexAly粉，其重量百分比為76.6-3.5。/。Fe和23.496.2%FexAly。重大的區(qū)別點(diǎn)在于用于成形的基礎(chǔ)原料混合中沒(méi)有了獨(dú)立存在單質(zhì)鋁。直接采用了以結(jié)合形態(tài)的鐵鋁原料。避開(kāi)了產(chǎn)生劇烈反應(yīng)的放熱過(guò)程，然后再完成冷壓成形后，然后進(jìn)行燒結(jié)定型。以上的改進(jìn)形成了工藝順序的合理性，順理成章的解決了本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)難題。下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。見(jiàn)如下列表實(shí)施例表1(以下組分按照重量百分比)實(shí)施例FeFeAk171.828.2252483346643.896.2實(shí)施例表2(以下組分按照重量百分比)實(shí)施例FeFe2AI5574.725.36555.544.53763814.685.4實(shí)施例表3(重量百分比)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例表6(重量百分比)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>參照以上的實(shí)施例所述的粉末為Fe粉和FeAl2粉的混合時(shí)，F(xiàn)e粉和FeAl2粉的重量百分比為3.8-71.8%Fe粉、96.2—28.2%FeAI2。參照以上的實(shí)施例所述的粉末為Fe粉和Fe2Als粉的混合，F(xiàn)e粉和Fe2Als粉的重量百分比為14.6-74.7%Fe粉、85.4-25.3%Fe2AI5。參照以上的實(shí)施例所述的粉末為Fe粉和FeAl3粉的混合，F(xiàn)e粉和FeAh粉的重量百分比為:16.7-76.6%Fe粉、83.3-23,4%FeAI3。參照以上的實(shí)施例所述的粉末為Fe粉和FeAl2、Fe2Als粉的混合，F(xiàn)e粉和F6AI2、Fe2Als粉的重量百分比為:72-11%Fe粉、14-34%FeAk14-55%Fe2Als。參照以上的實(shí)施例所述的粉末為Fe粉和FeAb、FeAls粉的混合，F(xiàn)e粉和FeAk、FeAl3粉的重量百分比為74-12%Fe粉、13-34%FeAh，13-54%FeAb。參照以上的實(shí)施例所述的粉末為Fe粉和Fe2Als、FeAl3粉的混合，F(xiàn)e粉和Fe2AI5、FeAb粉的重量百分比為75-15%Fe粉、13-51%Fe2Als、15-31%FeAI3。參照以上的實(shí)施例所述的粉末為Fe粉和FeAI2、Fe2Als、FeAb粉的混合，F(xiàn)e粉和FeAI2、Fe2AI5、FeAl3粉的重量百分比為73-13%Fe、5-29°/oFeAI2、9-29%Fe2Als、9-29%FeAI3。權(quán)利要求1、一種制備鐵鋁合金多孔材料的方法，該方法采用含鐵鋁成分的粉末，按設(shè)計(jì)的重量組分比混合，采用模壓成形制備制成片狀或成形坯，壓力控制在50～300MPa，或采用冷等靜壓制備管狀型坯，等靜壓力控制在50～200MPa；采用無(wú)壓燒結(jié)工藝，950～1250℃，燒結(jié)氣氛為氫氣或分解氨、或者采用真空燒結(jié)，其特征在于上述的含鐵鋁成分的粉末包括粒徑為300～1μm的Fe粉和粒徑為300～1μm的FexAly粉，其重量百分比為76.6-3.8％Fe和23.4～96.2％FexAly。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鐵鋁合金多孔材料的方法，其特征在于所說(shuō)的FexAly粉是FeAI2、或Fe2Ak或FeAls、或者是以上的鐵鋁化合物中的兩種或兩種以上的混合物。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鐵鋁合金多孔材料的方法，其特征在于所述的粉末為Fe粉和FeAI2粉的混合物，F(xiàn)e粉和FeAl2粉的重量百分比為3.8-71.8%Fe粉、96.2—28.2%FeAI2。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備鐵鋁合金多孔材料的方法，其特征在于所述的粉末為Fe粉和Fe2Als粉的混合，F(xiàn)e粉和Fe2Als粉的重量百分比為14.6-74.7%Fe粉、85.4-25.3%Fe2Als。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鐵鋁合金多孔材料的方法，其特征在于所述的粉末為Fe粉和FeAb粉的混合，F(xiàn)e粉和FeAl3粉的重量百分比為16.7-76.6%Fe粉、83.3-23.4%FeAls。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鐵鋁合金多孔材料的方法，其特征在于所述的粉末為Fe粉和FeAI2、Fe2Als粉的混合，F(xiàn)e粉和FeAI2、Fe2Als粉的重量百分比為:72-11%Fe粉、14-34%FeAh,14-55%Fe2AI5。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鐵鋁合金多孔材料的方法，其特征在于所述的粉末為Fe粉和FeAl2、FeAb粉的混合，F(xiàn)e粉和FeAI2、FeAb粉的重量百分比為74-12%Fe粉、13-34%FeAI2,13-54%FeAI3。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鐵鋁合金多孔材料的方法，其特征在于所述的粉末為Fe粉和Fe2AI5、FeAb粉的混合，F(xiàn)e粉和Fe2Ak、FeAl3粉的重量百分比為75-15。/。Fe粉、13-51%Fe2AI5、i5-3r/。FeAb。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備鐵鋁合金的多孔材料的方法，其特征在于所述的粉末為Fe粉和FeAI2、Fe2AI5、FeAh粉的混合，F(xiàn)e粉和FeAl2、Fe2Al5、FeAl3粉的重量百分比為73-13。/。Fe、5-29。/。FeAl2、9-29%Fe2Als、9-29%FeAb。全文摘要本發(fā)明涉及一種制備鐵鋁合金多孔材料的方法。該方法直接用于生產(chǎn)以鐵鋁金屬間化合物為基礎(chǔ)的多孔材料，或過(guò)濾元件。本發(fā)明所述的方法采用含鐵鋁成分的粉末，按設(shè)計(jì)的重量組分比混合，采用模壓成形制備制成片狀或成形坯，壓力控制在50～300MPa，或采用冷等靜壓制備管狀型坯，等靜壓力控制在50～200MPa；采用無(wú)壓燒結(jié)工藝，950～1250℃，燒結(jié)氣氛為氫氣或分解氨、或者采用真空燒結(jié)，關(guān)鍵的改進(jìn)在于上述的含鐵鋁成分的粉末包括粒徑為300～1μm的Fe粉和粒徑為300～1μm的Fe_xAl_y粉，其重量百分比為76.6-3.5％Fe和23.4～96.2％Fe_xAl_y。文檔編號(hào)C22C1/08GK101684528SQ20091007420公開(kāi)日2010年3月31日申請(qǐng)日期2009年4月22日優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日發(fā)明者李玉清申請(qǐng)人:李玉清