CN102345078A - 一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法 - Google Patents

一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102345078A
CN102345078A CN2011102690991A CN201110269099A CN102345078A CN 102345078 A CN102345078 A CN 102345078A CN 2011102690991 A CN2011102690991 A CN 2011102690991A CN 201110269099 A CN201110269099 A CN 201110269099A CN 102345078 A CN102345078 A CN 102345078A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
aluminium alloy
preparation
solid
intermetallic compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102690991A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102345078B (zh
Inventor
左孝青
陆建生
周芸
刘荣佩
杨滨
陈冬华
陈显宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN201110269099.1A priority Critical patent/CN102345078B/zh
Publication of CN102345078A publication Critical patent/CN102345078A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102345078B publication Critical patent/CN102345078B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法,属于多孔材料领域。将镍铝合金按一定的质量百分比配料,加热至熔化、保温后加入SiC纤维,然后将合金熔体降温到液固两相区保温,最后将保温得到的半固态合金减压分离液相,冷却后得到多孔NiAl金属间化合物,产品形状易于控制,组织成分单一、均匀,孔结构可控。本发明提供的制备方法具有、高效、低成本、可实现工业生产的特点。

Description

一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法
技术领域:
本发明涉及一种NiAl多孔金属间化合物的液固相控制分离制备工艺方法,属于多孔材料领域。
背景技术:
多孔NiAl金属间化合物,其基体NiAl金属间化合物具有优异的高温抗氧化性,其抗氧化极限可达1250 ℃,NiA1金属间化合物还具有优于不锈钢的抗蚀性能,将Ni-Al制备成多孔材料后,在航空航天轻质高温结构材料、汽车尾气处理、工业废水处理、催化剂载体等领域有广泛的应用前景。 
目前公知的多孔Ni-Al金属间化合物的制备主要有:自蔓延高温合成(SHS)及混合粉末偏扩散反应合成烧结方法。
SHS技术由于Ni-Al 合金液相线和固相线的距离较大,合金的成分过冷区较大,倾向于形成枝晶,枝晶间的液体易被封闭而产生闭孔;此外,由于反应时间短,不易获得单相的Ni-Al金属间化合物。 
混合粉末偏扩散反应合成烧结的工艺过程及原理为:镍粉和铝粉均匀混料,混合粉压制成坯后进行真空烧结,通过烧结过程中的Kirkendal偏扩散效应,实现多孔化,该制备方法的不足体现在:(1)以粉末为原料,且需要真空烧结,粉末冶金过程本身的不足,使制备过程复杂、成本较高,所制备材料体积及产量有限;(2)烧结体的宏观尺寸膨胀,该体积膨胀对于制备复杂构件时有不良影响;(3)获得的多孔Ni-Al金属间化合物相结构不均匀,会同时出现NiAl及NiAl相,如要消除相不均一现象,则需要长时间的高温扩散处理。 
发明内容:
本发明从熔体途径出发,克服了现有技术的不足,提供了一种熔体液固相控制分离的方法制备多孔NiAl金属间化合物。
本发明的技术方案是:将镍铝合金按一定的质量百分比配料,加热至熔化、保温后加入SiC纤维,然后将合金熔体降温到液固两相区保温,最后将保温得到的半固态合金减压分离液相,冷却后得到多孔NiAl金属间化合物。
本发明提供了一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法,其具体制备步骤如下:(如图1所示)
(1)镍-铝合金熔体的制备:采用工业纯镍及工业纯铝为原料(工业纯镍的纯度一般99.0~99.80%,工业纯铝的纯度一般为纯度为99.50~99.90%),按照工业纯镍的质量百分比为66~73%,工业纯铝的质量百分比为27~34%配制镍-铝合金,将配料后的工业纯镍和工业纯铝加热到1640~1720℃熔化、保温30min.,获得镍-铝合金熔体;
(2)镍-铝合金熔体的液固相控制:向步骤(1)制得的镍-铝合金熔体中加入熔体体积含量2~4%的SiC纤维,以500~1000转/分的搅拌速度搅拌3-5分钟,使SiC纤维均匀分散在镍-铝合金熔体中;将含SiC纤维的镍-铝合金熔体温度降低到1585~1600℃并保温20分钟,β′固相(NiAl相)在SiC纤维基底上形核生长,形成纤维状β′固相和液相共存的半固态镍-铝合金;
(3)半固态镍-铝合金的液相分离:将步骤(2)中制得的半固态铁-铝合金置于气压为1×10-3~1×10-4atm的条件下,液相在负压作用下从纤维状β′固相中分离,留下纤维状β′固相骨架,然后在冷却速度为5~15℃/min条件下缓冷至常温即得到多孔NiAl金属间化合物,被分离去除的液相体积百分比即为孔隙率
所述SiC纤维的直径为0.5~2μm,SiC纤维的长度为1~3cm。
所述形成纤维状β′固相的体积百分比为50%~60%。
本发明的原理:       
1、镍-铝合金熔体的液固相控制原理
(1)合金成分及温度控制:由Ni-Al合金二元相图(图1)可见,可形成NiAl金属间化合物的成分范围为镍的质量百分比为66~73%,铝的质量百分比为23-34%,该成分范围的合金处于液-固两相区的温度为1580~1620℃。
(2)液固相体积含量控制:镍-铝合金熔体中,当化学成分一定时,在一定温度下,合金处于液-固两相区,此时,液固相的体积百分含量可通过杠杆定律确定,通过成分及温度的调控可实现固相体积百分含量的控制,液相体积百分含量即为孔隙率,以此实现多孔NiAl金属间化合物的孔隙率控制。
(3)固相形态控制:液固相体积含量确定的半固态合金中,固相形态通常为枝条状等,受合金成分均匀性和温度场的影响,往往不易控制且易在枝晶交接处形成闭孔。本发明利用晶体凝固的非均匀形核原理-即固相优先在已有的固态基体上形核,使先析出β′相(NiAl相)优先在SiC纤维基体上形核并生长,从而获得纤维多孔NiAl固相骨架和期间的液相共存的半固态镍-铝合金。
 2、半固态镍-铝合金的液相分离原理
图2为负压渗流装置示意图,β′固相(NiAl相)和液相共存的半固态镍-铝合金中,由于液相具有一定流动性,可在负压作用下从固相纤维骨架中透过多孔板析出,从而实现固-液相的分离。
本发明的优点及积极效果:
1.产品形状易于控制,组织成分单一、均匀,孔结构可控。
2.本发明的制备方法具有短流程、低成本、高效率等优点。
3.得到的多孔NiAl金属间化合物的孔隙率达到50%以上。
 
附图说明
图1为本发明原理的Ni-Al合金二元相图。
图2为本发明负压渗流装置示意图。
图3为本发明工艺流程图。
具体实施方式
实施例1:
(1)镍-铝合金熔体的制备:采用工业纯镍及工业纯铝为原料,按照工业纯镍的质量百分比为66%,工业纯铝的质量百分比为34%配制镍-铝合金,将配料后的工业纯镍和工业纯铝加热到1640℃熔化、保温30min.,获得镍-铝合金熔体;
(2)镍-铝合金熔体的液固相控制:向步骤(1)制得的镍-铝合金熔体中加入熔体体积含量2%的SiC纤维(SiC纤维的直径为0.5μm,SiC纤维的长度为1cm),以1000转/分的搅拌速度搅拌3分钟,使SiC纤维均匀分散在镍-铝合金熔体中;将含SiC纤维的镍-铝合金熔体温度降低到1585℃并保温20分钟,β′固相(NiAl相)在SiC纤维基底上形核生长,形成纤维状β′固相(体积百分比为50%)和液相共存的半固态镍-铝合金;
(3)半固态镍-铝合金的液相分离:将步骤(2)中制得的半固态铁-铝合金置于负压渗流装置,抽气使负压渗流装置内的气压减小到1×10-3atm,液相在负压作用下从纤维状β′固相中分离,留下纤维状β′固相骨架,然后在冷却速度为5℃/min条件下缓冷至常温即得到孔隙率为50%的多孔NiAl金属间化合物。(如图2所示)
实施例2:
(1)镍-铝合金熔体的制备:采用工业纯镍及工业纯铝为原料,按照工业纯镍的质量百分比为68%,工业纯铝的质量百分比为32%配制镍-铝合金,将配料后的工业纯镍和工业纯铝加热到1650℃熔化、保温30min.,获得镍-铝合金熔体;
(2)镍-铝合金熔体的液固相控制:向步骤(1)制得的镍-铝合金熔体中加入熔体体积含量3%的SiC纤维(SiC纤维的直径为1μm,SiC纤维的长度为2cm),以700转/分的搅拌速度搅拌4分钟,使SiC纤维均匀分散在镍-铝合金熔体中;将含SiC纤维的镍-铝合金熔体温度降低到1615℃并保温20分钟,β′固相(NiAl相)在SiC纤维基底上形核生长,形成纤维状β′固相(体积百分比为55%)和液相共存的半固态镍-铝合金;
(3)半固态镍-铝合金的液相分离:将步骤(2)中制得的半固态铁-铝合金置于负压渗流装置,抽气使负压渗流装置内的气压减小到5×10-4atm,液相在负压作用下从纤维状β′固相中分离,留下纤维状β′固相骨架,然后在冷却速度为10℃/min条件下缓冷至常温即得到孔隙率55%多孔NiAl金属间化合物。(如图2所示)
实施例3:
(1)镍-铝合金熔体的制备:采用工业纯镍及工业纯铝为原料,按照工业纯镍的质量百分比为73%,工业纯铝的质量百分比为34%配制镍-铝合金,将配料后的工业纯镍和工业纯铝加热到1720℃熔化、保温30min.,获得镍-铝合金熔体;
(2)镍-铝合金熔体的液固相控制:向步骤(1)制得的镍-铝合金熔体中加入熔体体积含量4%的SiC纤维(SiC纤维的直径为2μm,SiC纤维的长度为3cm),以500转/分的搅拌速度搅拌5分钟,使SiC纤维均匀分散在镍-铝合金熔体中;将含SiC纤维的镍-铝合金熔体温度降低到1600℃并保温20分钟,β′固相(NiAl相)在SiC纤维基底上形核生长,形成纤维状β′固相和液相共存的半固态镍-铝合金;
(3)半固态镍-铝合金的液相分离:将步骤(2)中制得的半固态铁-铝合金置于负压渗流装置内,抽气使负压渗流装置内的气压减小到1×10-4atm,液相在负压作用下从纤维状β′固相中分离,留下纤维状β′固相骨架,然后在冷却速度为15℃/min条件下缓冷至常温即得到孔隙率60%的多孔NiAl金属间化合物。(如图2所示)

Claims (3)

1.一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法,其特征在于:将镍铝合金按一定的质量百分比配料,加热至熔化、保温后加入SiC纤维,然后将合金熔体降温到液固两相区保温,最后将保温得到的半固态合金减压分离液相,冷却后得到多孔Fe3Al金属间化合物。
2.根据权利要求书1所述的多孔NiAl金属间化合物的制备方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)镍-铝合金熔体的制备:采用工业纯镍和工业纯铝为原料,按照工业纯镍66-73%的质量百分比、工业纯铝27~34%的质量百分比进行配料,然后将混合料加热到1600~1720℃熔化、保温30min.,获得镍-铝合金熔体;
(2)镍-铝合金熔体的液固相控制:向步骤(1)制得的镍-铝合金熔体中加入熔体体积含量2-4%的SiC纤维,以500~1000转/分的搅拌速度搅拌3~5分钟,然后将含SiC纤维的镍-铝合金熔体温度降低到1580~1620℃并保温20分钟,得到纤维状β′固相和液相共存的半固态镍-铝合金;   
(3)半固态镍-铝合金的液相分离:将步骤(2)中制得的半固态铁-铝合金置于气压为1×10-3~1×10-4atm的条件下,然后在冷却速度为5~10℃/min的条件下冷却至常温,即得到多孔NiAl金属间化合物。
3.根据权利要求书1或2所述的多孔NiAl金属间化合物的制备方法,其特征在于:所述SiC纤维的直径为0.5~2μm,SiC纤维的长度为1~3cm。
CN201110269099.1A 2011-09-13 2011-09-13 一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法 Expired - Fee Related CN102345078B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110269099.1A CN102345078B (zh) 2011-09-13 2011-09-13 一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110269099.1A CN102345078B (zh) 2011-09-13 2011-09-13 一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102345078A true CN102345078A (zh) 2012-02-08
CN102345078B CN102345078B (zh) 2014-11-05

Family

ID=45544148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110269099.1A Expired - Fee Related CN102345078B (zh) 2011-09-13 2011-09-13 一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102345078B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106834761A (zh) * 2016-12-31 2017-06-13 西安交通大学青岛研究院 一种镍铝金属间化合物的真空熔炼方法
CN106834762A (zh) * 2016-12-31 2017-06-13 西安交通大学青岛研究院 一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置
CN108558423A (zh) * 2018-05-07 2018-09-21 北京航空航天大学 一种低氧含量的连续碳化硅纤维增强Ni-Al/SiCp陶瓷基复合材料的制备方法
CN109153095A (zh) * 2016-03-31 2019-01-04 泰克尼控股有限公司 用于在二元体系中形成接头的方法及其接头

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101684528A (zh) * 2009-04-22 2010-03-31 李玉清 一种制备铁铝合金多孔材料的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101684528A (zh) * 2009-04-22 2010-03-31 李玉清 一种制备铁铝合金多孔材料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘荣佩 等: "SiCp增强泡沫铝基复合材料制备工艺及润湿性研究", 《稀有金属》, vol. 28, no. 1, 29 February 2004 (2004-02-29), pages 21 - 24 *
高峰 等: "熔体泡沫稳定性研究进展", 《材料热处理技术》, vol. 40, no. 8, 30 April 2011 (2011-04-30), pages 5 - 8 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109153095A (zh) * 2016-03-31 2019-01-04 泰克尼控股有限公司 用于在二元体系中形成接头的方法及其接头
US11141810B2 (en) 2016-03-31 2021-10-12 Techni Holding As Non-eutectic bonding
CN106834761A (zh) * 2016-12-31 2017-06-13 西安交通大学青岛研究院 一种镍铝金属间化合物的真空熔炼方法
CN106834762A (zh) * 2016-12-31 2017-06-13 西安交通大学青岛研究院 一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置
CN106834762B (zh) * 2016-12-31 2018-09-28 西安交通大学青岛研究院 一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置
CN108558423A (zh) * 2018-05-07 2018-09-21 北京航空航天大学 一种低氧含量的连续碳化硅纤维增强Ni-Al/SiCp陶瓷基复合材料的制备方法
CN108558423B (zh) * 2018-05-07 2020-09-15 北京航空航天大学 一种低氧含量的连续碳化硅纤维增强Ni-Al/SiCp陶瓷基复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102345078B (zh) 2014-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102345078B (zh) 一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法
Lu et al. Binary eutectic clusters and glass formation in ideal glass-forming liquids
CN104313383A (zh) 一种闭孔泡沫镁合金复合材料的制备方法
Liang et al. Microstructure and tensile properties of in situ TiCp/Al–4.5 wt.% Cu composites obtained by direct reaction synthesis
CN104593652A (zh) 准晶及氧化铝混合颗粒增强镁基复合材料及其制造方法
CN102358920B (zh) 一种自耗电极电弧熔炼炉制备CuWCr复合材料的方法
CN103820661A (zh) 稀土镁合金的半固态浆料制备方法
Bai et al. Influence of rotating magnetic field on the microstructure and phase content of Ni–Al alloy
CN104387110A (zh) 一种轻质低热导γ-Y2Si2O7多孔陶瓷的绿色制备方法
CN103160701A (zh) 一种耐高温的Mo-Si-B合金的制备方法
CN103774071A (zh) 一种具有球形第二相超塑性镁合金的制备方法
CN100557050C (zh) 一种镍铝基合金多孔材料的制备方法
CN105731378A (zh) 一种有机聚合物/ab5或ab2复合储氢材料及制备方法
CN102345026B (zh) 一种多孔Fe3Al金属间化合物的制备方法
CN103464765B (zh) 一种Mg-Al-La/Al叠层复合材料及其制备方法
CN104878328A (zh) 结构可控TiZr基非晶复合材料及其制备
CN104561717A (zh) 高性能耐热铸造镁合金及其制备方法
CN100581692C (zh) 一种镁基热电材料的制备方法
CN104071790A (zh) 电磁搅拌硅合金熔体硅提纯装置及方法
CN103451577A (zh) 准晶颗粒强化的镁基非晶合金内生复合材料及其制备方法
Enayati et al. Amorphization of Ni60Nb20Zr20 by mechanical alloying
CN105088329A (zh) 一种TiAl合金准籽晶的制备方法
CN110699565A (zh) 一种钛铝合金泡沫及其制备方法
CN101215649A (zh) 原位合成颗粒增强镁基复合材料的制备方法
CN106048273B (zh) 一种铝硅镧硼四元中间合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141105

Termination date: 20160913