利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法，包括：步驟1.混合鐵粉和鋁粉；步驟2.采用行星球磨設(shè)備對(duì)混合粉末在惰性氣氛中進(jìn)行機(jī)械球磨；步驟3.采用放電等離子燒結(jié)法對(duì)球磨后的混合粉末進(jìn)行燒結(jié)。制備的鐵鋁合金機(jī)械性能優(yōu)良，晶粒度15μm，硬度1200HV，致密度98.6%，室溫塑性6%；另外，本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、易操作，產(chǎn)業(yè)化前景良好。
【專利說(shuō)明】 利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于合金材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]鐵鋁金屬間化合物具有優(yōu)良的抗氧化和抗硫化性能、多種介質(zhì)中的抗腐蝕性和較高的高溫強(qiáng)度，密度低，不含貴重合金元素，成本較低，是一種潛在的高溫結(jié)構(gòu)材料。它用途廣泛，且有著巨大的潛力，在航天、航空、汽車工業(yè)以及軍事領(lǐng)域，極具應(yīng)用前景，現(xiàn)今國(guó)外已經(jīng)將其成功的應(yīng)用到壓氣機(jī)葉片和導(dǎo)彈的外殼上面。
[0004]但是，妨礙鐵鋁合金成為具有實(shí)用價(jià)值的工程材料的原因是其室溫下的低塑性(伸長(zhǎng)率1°/Γ4%)和低抗斷裂抗力，以及高于600°C時(shí)的低高溫強(qiáng)度和低蠕變強(qiáng)度。其中改善鐵鋁合金室溫塑性一直是鐵鋁合金【技術(shù)領(lǐng)域】科研工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法，采用該方法制備的鐵鋁合金室溫塑性得到顯著改善。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法，包括步驟:
步驟1，混合鐵粉和鋁粉得到混合粉末，鐵粉和鋁粉的摩爾比為1:(0.34、.45)；
步驟2，采用行星球磨設(shè)備對(duì)混合粉末在惰性氣氛中進(jìn)行機(jī)械球磨，球磨介質(zhì)和混合粉末質(zhì)量比為(12?15):1，轉(zhuǎn)速為(15(Γ200)轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為25?50小時(shí)；
步驟3，采用放電等離子燒結(jié)法對(duì)球磨后的混合粉末進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中施加(40^50) MPa的軸向壓力，燒結(jié)溫度為80(Tll0(TC，燒結(jié)時(shí)間為l(Tl5min。
[0007]作為優(yōu)選，上述鐵粉純度彡99.5%，粒度為40 μ m。
[0008]作為優(yōu)選，上述鋁粉純度彡99.6%，粒度為30 μ m。
[0009]作為優(yōu)選,上述球磨介質(zhì)為不銹鋼球。
[0010]放電等離子燒結(jié)是一種新型的材料燒結(jié)技術(shù)，其主要特點(diǎn)是利用體加熱和表面活化實(shí)現(xiàn)材料的超快速致密化燒結(jié)。因其具有非常高的熱效率，可在相當(dāng)快的時(shí)間內(nèi)使被燒結(jié)體達(dá)到致密，對(duì)于燒結(jié)難燒結(jié)材料有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
[0011]本發(fā)明利用機(jī)械活化一放電等離子燒結(jié)法(MASPS)實(shí)現(xiàn)了鐵鋁合金的超快速燒結(jié)。首先，采用高能球磨法對(duì)鐵粉和鋁粉的混合粉末進(jìn)行機(jī)械活化；然后，采用放電等離子燒結(jié)法(Spark Plasma Sintering,簡(jiǎn)稱SPS)對(duì)機(jī)械活化后的粉末進(jìn)行燒結(jié)合成。
[0012]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)和有益效果:
1、實(shí)現(xiàn)了鐵鋁合金的超快速燒結(jié)，且可制備晶粒細(xì)、致密度高的合金材料，從而使鐵鋁合金室溫塑性得到改善。
[0013]2、工藝簡(jiǎn)單、容易操作，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例
[0015]第一步:將純度彡99.5%、粒度40 μ m的鐵粉和純度彡99.6%、粒度30 μ m的鋁粉按I:(0.34?0.45)的摩爾比進(jìn)行混合。
[0016]第二步:采用變頻式行星球磨機(jī)對(duì)混合粉末進(jìn)行機(jī)械球磨，球磨介質(zhì)采用不銹鋼球，球磨過(guò)程以氬氣作為保護(hù)氣氛，球磨介質(zhì)和混合粉末質(zhì)量比為(12?15):1，轉(zhuǎn)速為(150?200)轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為25?50小時(shí)。
[0017]第三步:將經(jīng)球磨活化的混合粉末裝入石墨模具，再置于放電等離子燒結(jié)機(jī)中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中施加(4(T50) MPa的軸向壓力為，燒結(jié)溫度為80(Tl 100°C，燒結(jié)時(shí)間為10?15min。
[0018]本實(shí)施例制備的鐵鋁合金具有優(yōu)良的機(jī)械性能，晶粒度15μπι，硬度1200HV，致密度98.6% ;室溫塑性6% (伸長(zhǎng)率)，而傳統(tǒng)方法制備的鐵鋁合金室溫塑性為1°/Γ4%。
【權(quán)利要求】
1.利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法，其特征是，包括步驟: 步驟1，混合鐵粉和鋁粉得到混合粉末，鐵粉和鋁粉的摩爾比為1:(0.34、.45)； 步驟2，采用行星球磨設(shè)備對(duì)混合粉末在惰性氣氛中進(jìn)行機(jī)械球磨，球磨介質(zhì)和混合粉末質(zhì)量比為(12?15):1，轉(zhuǎn)速為(15(Γ200)轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為25?50小時(shí)； 步驟3，采用放電等離子燒結(jié)法對(duì)球磨后的混合粉末進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中施加(40^50) MPa的軸向壓力，燒結(jié)溫度為80(Tll0(TC，燒結(jié)時(shí)間為l(Tl5min。
2.如權(quán)利要求1所述的利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法，其特征是: 所述的鐵粉純度彡99.5%，粒度為40 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法，其特征是: 所述的鋁粉純度彡99.6%，粒度為30 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的利用放電等離子燒結(jié)法制備致密鐵鋁合金的方法，其特征是: 所述的球磨介質(zhì)為不銹鋼球。
【文檔編號(hào)】C22C38/06GK104357739SQ201410739098
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】王志偉 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)