CN1413267A - 高级的合金纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由金属合金线(20)制备精细金属合金纤维的方法，所述金属合金线(20)具有多种合金组分并且包覆了覆层材料(30)。图1是解释该方法的方框图。优选覆层材料在存在惰性气氛(36)的情况下围绕金属合金线拉紧。拉伸包覆物以减小其外径，得到包含精细金属合金纤维的拉伸包覆物(40)。除去覆层材料，得到精细的金属合金纤维。部分覆层材料扩散到精细的金属合金纤维中。该覆层材料是可以选择的，以便得到由新的合金材料形成的精细金属合金纤维和/或得到表面性质与所选定的覆层材料的性质一致的精细金属合金纤维。

Description

高级的合金纤维及其制备方法
发明背景
发明领域
本发明涉及金属合金，更具体地涉及一种改进的生产金属合金纤维形式的金属合金的方法。本发明还涉及由新合金形成的精细金属合金纤维和/或具有不同表面性质的精细金属合金纤维的制备。
现有技术描述
金属合金因其很多理想的品质而在许多应用领域中的使用超过了纯金属。与纯金属相比，很多金属合金具有理想的品质：较高的熔点，较大的硬度和较大的化学稳定性。通常，金属合金为高强度材料。很多金属合金具有高的耐腐蚀性，使得金属合金可以理想地用于恶劣的环境中等。另外，金属合金一般具有高熔点，使得金属合金合乎高温应用的需要。不幸的是，一些耐腐蚀和耐热的金属合金具有低延展性和低温脆性。
金属合金是由两种或多种不同的金属形成的金属固体溶液。将两种或多种不同的金属加热扩散或熔化在一起，以便将不同的金属转化成固体溶液。金属合金通常是通过粉末冶金法或化学计量的单晶的熔融处理形成的。
金属合金可以通过混合两种或多种不同金属粉末来形成。将混合的粉末加热，使不同的金属扩散或溶化在一起，进而将不同的金属转化成金属合金。转化成金属合金之后，金属合金的低延展性和低温脆性使其难于变形、塑造或机械加工。
多数情况下，不同的粉末金属在将其转化成金属合金之前，先形成所需产品的大体形状。这种不同的粉末金属形成所需产品的大体形状，克服了转化成金属合金之后的变形、塑造或机械加工的困难。
除了上述的粉末冶金法之外，金属合金也可以通过熔融处理化学剂量的单晶来形成。不幸的是，这两种方法均不适于合金线的形成。这些金属合金的低延展性和低温脆性，使生产金属合金线成为一种错综复杂的工作。而且，金属合金线的低延展性和低温脆性，使后续的加工(如金属合金线的连续拔丝过程)成为毫无价值的努力。尽管可以用金属合金形成很小的线，但是至今还没有形成精细的合金纤维，因为在连续的拔丝过程中难于将合金线拉伸成合金纤维。
尽管在拔丝法中难于拉伸合金线，但是很多现有技术还是试图形成非常小的合金线。一些有代表性的现有技术的加工金属合金线的方法，阐述于下列的美国专利中。
颁予Pipkin的US 2215477公开了一种制造较脆金属的线材的方法，该方法包括将金属棒装配在相对柔软的金属的管中，并与之形成复合的单一组件。通过串联的拉模连续拉伸该组件，从而形成复合的线材单元。将多个线材单元装配在与第一次提到的管的特征相同的金属管中，并与之形成复合的多重组件。通过串联的拉模连续拉伸该多重组件，并使之降低至预定的直径。从埋置的脆金属线上除去柔软的金属。
颁予Durst的US 2434992公开了一种电接触器，包括长的导电的贵金属细导线。该导线具有小的横截面，并且被包在鞘中。该导线安装在导电的基材上，并通过中间的导电非贵金属的导线支撑部件以导电的方式与基材相连，且导线的长度基本上平行于基材并由基材向外拉伸。电插座接触器是通过将导电的非贵金属导线鞘的侧向周线焊接到基材上而形成的，同时蚀刻掉全部的鞘，但基材中间的部分和构成导线的中间的导线支撑部件除外。该基材是由金属构成的，该金属可以耐受至少一种会蚀刻鞘的非贵金属的蚀刻剂的蚀刻，使基材在蚀刻鞘的过程中基本上不被蚀刻掉。
颁予Quinlan的US 3363304公开了非常脆的锆-铍共晶体(约5％重量的铍)，通过将其包裹在厚的不锈钢封壳中并旋转型锻该组件制成线材。型锻在775～800℃下进行，直到直径降低约50％。将温度降低至700～735℃，进行余下的型锻。如果线材环合乎需要，就将该复合线材盘绕在心轴上，同时升高其温度，以形成螺旋线。将不锈钢鞘溶解于硫酸中，并切开螺旋线匝。直径0.5英寸的Zr-Be棒，被缩小为直径0.025英寸的线材。
颁予Roberts等人的US 3394213公开了一种形成很长的约15微米以下的细线的方法，其中首先通过热成型成束的细线，压缩多个覆套单元，以形成直径降低了的坯条。经热成型压缩之后，将坯条拉伸至最终尺寸，其中该细线具有合乎需要的最终直径。然后通过适当的方式除去围绕细线的材料，留下丝束状的细线。
颁予Roberts等人的US 3540114公开了一种由金属等材料构成的细线的形成方法，即多次端拉伸多个其上具有润滑剂材料薄膜的细长单元。可以将多个单元捆扎在管状的鞘中，形成可拉伸的材料。可以在捆扎之前将润滑剂施用于各单元上，并且可以将润滑剂施用于各单元上，同时通过涂布机械装置如拉丝模单独对其进行拉伸。润滑剂包括能够成膜的具有高弹性的物质，由此，薄膜在拉伸过程中于极大压力下仍得以保持。一旦完成压缩操作，立即除去管状的鞘。如果需要，也可以从所得的细线上除去润滑剂。
颁予Tada等人的US 3785036公开了一种制备精细金属线的方法，即用外部的管状金属覆盖多个金属线束，并拉伸所得的复合线材。拉伸步骤之后，在接近外管中存在的芯线，将所得最终复合线材两侧的外部管状金属切除，然后轻轻地碾压复合线材的两个未切割的表面，由此连续地分割复合线材的外部管状金属，进而将外部管状金属与精细的金属线分离。分离处理可通过简单的装置在短时间内完成。这降低了生产成本，并使外部管状金属可以就地回收。
颁予Takeo等人的US 3807026公开了一种以低成本制备精细金属线纱线的方法，该方法包括用外部的管状金属覆盖多个金属线束，形成复合线材。拉伸该复合线材，并使外部的管状金属与复合线材中的芯线分离。在金属线表面涂布适当的隔离剂或进行适当的表面处理，然后再覆盖外部管状金属，由此，可以防止该金属在复合线材的后续拉伸或热处理中将芯线彼此粘结在一起。
颁予Tada等人的US 3838488公开了一种生产精细金属线的设备，其包括提供拉伸过的复合线材的供料装置，该复合线材包括外部金属管包围着的多个金属线束。包括刀头的切割装置，该刀头相对于切割装置中的复合线材对称排列，用于切割和除去该金属管对侧的复合线材外部金属管的大部分。包括相对放置的轧辊的轧制装置，用于压紧复合线材未切割的一侧，使复合线材压缩并沿垂直于金属管切割一侧的方向向外展开，并使金属管在表面切割处分开。拾取金属管分割部分和金属线的拾取装置。
颁予Hendrickson等人的US 3848319公开了一种制备超小贵金属或金属合金线的方法，其包括制造并退火处理铜套筒的步骤，在该套筒中形成沿轴向排列的孔。形成贵金属芯并将其插入套筒的孔中。套筒和芯的外部尺寸优选形成10∶1的比例，以便机械地将芯捆扎到套筒上，进而制备双金属线组合。通过适宜的拉丝模，减小该金属线组合的尺寸，并通过化学方法从贵金属线上除去该套筒。
颁予Hendrickson等人的US 3943619公开了一种拉制超细金属线的方法，包括下列步骤，即将选定材料的芯线插到多个套叠的损失性鞘中，将芯线端点焊接在鞘上并连续拉伸该组合，直到降低至预定的直径。通过蚀刻损失外鞘，释放出按比例降低的芯线。该芯线可以先覆以特氟隆，以帮助降低，并通过受热除去特氟隆。
颁予Schildbach等人的US 3977070公开了一种形成细线丝束的方法及由该方法形成的丝束，其中通过形成不同于该部件的材料鞘将细长的部件束如金属棒或金属线包覆起来，随后拉伸该部件束以将其压缩至所需要的小直径。该部件可由金属构成。可根据需要，在拉伸步骤之间对该束进行退火或应力释放。所述的鞘可以由金属构成，并可以具有焊接在一起的并列的边缘，以保持该组件。从最终的压制束上除去该鞘，释放出丝束状的细线。
颁予Hamada等人的US 4044447公开了大量聚集在一起的并由带状保护材料束缚的金属线。这种情况下，通过具有拉模和绞盘的拉丝设备拉伸该金属线。将多个这种金属线束聚集在一起并按与前述相同的方式捆扎，形成复合的束体，进一步拉伸该束体，并重复这些过程，直至大量得到至少具有规定直径的细线。
颁予Hunt的US 4209122公开了一种制备金属线的方法，即在铸造条件下将合金棒装到填充的坯料中，然后在规定的挤出参数内进行挤出，实现铸造棒的直径的同时降低。自填充的坯料中分离出来之后，现已为金属线状的挤出棒特别适用于手工硬表面堆焊。分离出的合金线通过对焊连接起来形成不定长度的线材，可以通过连续的拉伸和退火步骤精确地制成该长度，使其适用于自动焊机的硬表面堆焊。
颁予Hunt的US 4323186公开了一种获得经济型小断面的合金线挤出产品的方法。铸造合金的长度与断面的比例，将填充坯料的长度限制为小于现有挤出方法可以挤出的最佳长度，其中希望在单次挤出中获得小直径的挤出产品。该限制可以这样来克服，即通过整理合金铸造长度的两端然后对焊该长度，以复合地形成能够在给定挤出压力下挤出的最大长度的预制件。根据US 4209122中的教导在填充的坯料中挤出该复合预制件。由这些复合预制件挤出的产品具有与该专利中所描述的相同的令人满意的性质及其中所描述的其它优点。
颁予Miyagawa等人的US 4863526公开了精细结晶的钴基合金细线及制备具有式CokM1BmSin组成的细线的方法，其中Co为钴；M为周期表的IV、V和VI族的过渡金属中的至少一种；B为硼；Si为硅；k、l、m和n分别为Co、M、B和Si的原子百分数，且细线中精细结晶颗粒的平均尺寸不大于5微米。
颁予Haerle的US 5266279公开了一种过滤器或催化剂体，用以除去内燃机废气中的有害成分，具有至少一层金属线或金属纤维织物。将粉末、颗粒、纤维片段或碎片状的烧结材料加到网眼中并烧结在金属线或金属纤维上。该纺织物呈斜纹金属丝织物的形式，其网眼中引入烧结材料，并使烧结材料与金属线或金属纤维烧结在一起。
颁予Ishii的US 5505757公开了一种用于捕获颗粒的金属过滤器，其满足低压降、收集容量高和寿命长的要求。该金属过滤器具有一层或多层无纺织物(如毡)，其由具有下列合金组合物A、B和C之一的金属纤维形成的，其中组合物A由5～20％重量的Ni，10～40％重量的Cr，1～15％重量的Al及余下的Fe和不可避免的杂质制成的；组合物B是由10～40％重量的Cr，1～15％重量的Al及余下的Ni和不可避免的杂质制成的；而组合物C是由10～40％重量的Cr，1～15％重量的Al及余下的Fe和不可避免的组分制成的。该金属过滤器具有高度的抗腐蚀性和耐热性，并且可以耐受除去颗粒的重复加热。
颁予Chung等人的US 5505757公开了一种包括细线的材料，其包括金属和基本上共轴的芯，每根细线的直径小于6微米，每个芯基本上是碳，当分散到基质中形成复合材料时，具有高度的屏蔽电磁干扰(EMI)的作用。该基质选自聚合物、陶瓷和聚合物-陶瓷混合物。该金属选自镍、铜、钴、银、金、锡、锌、镍基合金、铜基合金、钴基合金、银基合金、金基合金、锡基合金和锌基合金。在不能屏蔽EMI的基质中混入7％体积的该材料，得到在1～2GHz时的EMI屏蔽作用与铜基本相等的复合材料。
颁予Maeda等人的US 5830415公开了汽车排气净化过滤器组件及其制备方法，该组件具有高的收集汽车排气中的固体和气体成分的能力，且具有如此高的耐热性，以至于可以耐受为了净化而进行燃烧时的热量。将由Ni-Cr-A1制成的具有三维骨架的三维网状金属多孔组件在空气中加热到800～1000℃，在其表面形成稠密生长的纤维状氧化铝结晶。用该组件作为过滤器组件。该过滤器组件具有良好的收集能力和抗腐蚀性，并且能够耐高温。另外，在形成于表面的纤维状氧化铝结晶上可以牢固地携带催化剂。由于其表面积增大，所以具有增加了的催化剂携带能力。
颁予Nagai等人的US 5863311公开了一种用于柴油机的颗粒捕集器，其在排气压力下不能振动或变形，并具有良好的颗粒捕集性、压降、耐久性和再生性。该捕集器具有由多个扁平或圆筒形过滤器制成的过滤元件。纵向拉伸的排气进入和外出间隙，通过交替关闭相邻过滤器之间的间隙的入口和出口而在相邻过滤器之间交替地确定。透气的加固件插到排气的外出间隙，以防止过滤器因排气通过过滤器时产生的每个过滤器的上游和下游的压差而变形。类似的透气加固件也可以插到排气进入的间隙或者过滤器元件的两端，以便更确实地防止过滤器振动。
颁予Liberman等人的US 5890272公开了一种制备精细金属纤维的方法，包括用涂料涂布多个金属线。将多个金属线套在管子中，以进行包覆。拉伸该覆层以减小其外径。除去覆层，剩余物包含涂料其中有多个金属线的。拉伸该剩余物以减小其直径并减小其中包含的相应的多个金属线的直径。除去涂料，得到多个精细的金属纤维。
颁予Ban等人的US 5908480公开了一种便宜的用于柴油机的颗粒捕集器，其具有高的颗粒捕集效率、再生性和耐久性，并因捕集的颗粒而具有低的压力损失。将偶数个由耐热金属纤维的无纺织物制成的扁平过滤器与相同数目的由耐热金属制成的起皱薄片交替层叠起来。将如此形成的层叠物轧制成圆柱形。通过封闭组件，将其中嵌入了其它起皱薄片的相邻扁平过滤器之间的各间隙在过滤器元件的一端封闭。相邻扁平过滤器之间的其它间隙于过滤器元件的另一端封闭。
再颁布的Webber的US 28470公开了一种多孔的金属结构，其是由较短基本不断裂非直的表面粗糙的金属纤维制成的，所述金属纤维沿二维或三维方向分布。该纤维具有预选的横断面，该横断面具有包含均匀断面纤维和不同断面纤维的多孔结构。该纤维可以处于应力释放状态或冷加工状态。多孔金属结构纤维具有约50微米的平均断面尺寸，且该纤维的具有至少约2英寸的平均长度。
尽管可以用金属合金形成小的金属线，但迄今为止还未能由金属合金形成精细的金属纤维，因为难于在拉丝法中将合金线拉伸成精细的金属合金纤维。
因此，本发明的目的是提供一种由金属合金制成的精细纤维，及一种由金属合金形成纤维的新方法。
本发明的另一目的是提供一种由金属合金制成的精细纤维，及一种由金属合金形成纤维的新方法，其中该精细金属合金纤维具有小于50微米的直径。
本发明的又一目的是提供一种由金属合金制成的精细纤维，及一种由金属合金形成纤维的新方法，该方法可以由新的金属合金制成精细的纤维。
本发明的再一目的是提供一种由金属合金制成的精细纤维，及一种由具有不同表面性质的金属合金形成纤维的新方法。
本发明的再一目的是提供一种由金属合金制成的精细纤维，及一种由可以经济地制备的金属合金形成纤维的新方法。
本发明的再一目的是提供一种由金属合金制成的精细纤维，及一种由金属合金形成纤维的新方法，其可由工业数量的金属合金有效的成本制备精细纤维。
前面已经列举了一些与本发明更相关的目的。这些目的应当理解成仅是对与本发明更相关的特征和应用的一些解释。很多其他有益的结果可以通过不同方式应用本发明或者在本发明的范围内修改本发明而得到。因此，除了权利要求限定的本发明的范围之外，可以参照本发明的概述、描述优选实施方案的详细描述并结合附图，以期对本发明的其它目的有一个全面的理解。
发明概述
本发明是通过所附权利要求书及附图中所示的具体实施方案来限定的。为了概述本发明，本发明涉及一种制备精细金属合金纤维的方法，包括用覆层材料包覆金属合金线的步骤。在惰性气氛存在下，围绕金属合金线拉紧该覆层材料以提供包覆物。拉伸该包覆物以减小其外径，同时减小金属合金线的外径，以由金属合金线制备精细的金属合金纤维。从该精细金属合金纤维上除去覆层材料。
在本发明的更具体的实例中，围绕金属合金线拉紧覆层材料的步骤包括在覆层材料与金属合金线之间存在惰性气氛的情况下，围绕金属合金线拉紧覆层材料。拉伸包覆物的步骤包括在1650～2050°F温度下连续拉伸和连续退火，并在退火处理之后于导热流体中迅速冷却该包覆物。
在本发明的另一实例中，该方法包括将多个拉伸的包覆物装配在第二覆层材料中形成第二包覆物。拉伸该第二包覆物以减小其直径，并由多个金属合金线得到多个精细的金属合金纤维。除去覆层材料，得到多个精细的金属合金纤维。
在本发明的又一实例中，该方法包括提供由第一和第二合金组分形成的金属合金线，其具有由第一和第二合金组分之一形成的覆层材料。用该覆层材料包覆金属合金线，得到包覆物。拉伸该包覆物以减小其外径，同时减小金属合金线的直径，得到拉伸的包覆物，其具有由金属合金线形成的精细金属合金纤维。将拉伸的包覆物加热到足以对拉伸的包覆物进行退火的温度，使覆层材料最小限度地扩散到精细金属合金纤维中。从精细金属合金纤维上除去覆层材料，并将精细金属合金纤维加热到足够的温度，以使最小限度扩散的覆层材料进一步扩散到金属合金纤维中，得到基本上均匀的精细金属合金纤维。
在本发明的再一实例中，覆层材料是由不同于第一和第二合金组分的材料形成的。拉伸该包覆物以减小其外径，同时减小金属合金线的直径，得到拉伸的包覆物，其具有由金属合金线形成的精细金属合金纤维。将拉伸的包覆物加热到足够的温度，以对拉伸的包覆物进行退火，并使覆层材料扩散到金属合金纤维中。从精细的金属合金纤维上除去覆层材料。将精细金属合金纤维加热到足够的温度，以使扩散的覆层材料进一步扩散到金属合金纤维中，得到由新的合金形成的纤维，其包括第一和第二合金组分以及扩散的覆层材料。
在本发明的再一实例中，覆层材料是由不同于第一和第二合金组分的材料形成的。将拉伸的包覆物加热到足够的温度，以对拉伸的包覆物进行退火，并使覆层材料扩散到金属合金纤维的表面。除去覆层材料，得到表面性质与覆层材料性质一致的精细金属合金纤维。
上面更广泛地列举了与本发明更相关和更重要的特征，以便能够更好地理解下面的详细描述，进而可以更全面地理解本发明对现有技术的贡献。本发明的其它特征将在下文中进行描述，其构成了本发明权利要求书的主题。本领域的技术人员应当理解，所公开的构思和具体实施方案可以很容易地用作修改或设计其它结构以达到与本发明相同目的的基础。本领域的技术人员还应当理解，这种等价的结构不脱离所附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围。
附图简述
为了较全面地理解本发明的实质和目的，应当参照下列关于附图的详细描述，其中：
图1是制备本发明精细金属合金纤维的第一方法的框图；
图2是图1中提及的金属合金线的等距视图；
图2A是图2的端视图；
图3是说明图1中提及的预制的第一覆层材料的等距视图；
图3A是图3的端视图；
图4是说明包覆图2的金属合金线的图3的第一覆层材料的等距视图；
图4A是图4的端视图；
图5是类似于图4的等距视图，用以说明封闭到金属合金线上的第一覆层材料；
图5A是图5的端视图；
图6是类似于图5的等距视图，用以说明在惰性气氛存在下将第一覆层材料向金属合金线拉紧；
图6A是图6的端视图；
图7是类似于图6的等距视图，用以说明向金属合金线拉紧的第一覆层材料；
图7A是图7的端视图；
图8是第一次拉伸处理之后图7的第一包覆物的等距视图；
图8A是图8的端视图；
图9是说明将多个拉伸的第一包覆物装配在第二覆层中的等距视图；
图9A是图9的端视图；
图10是第二次拉伸处理之后图9的第二包覆物的等距视图；
图10A是图10放大的端视图；
图11是类似于图10的等距视图，用以说明除去第一和第二覆层材料，得到多个精细金属合金纤维；
图11A是图11放大的端视图；
图12是制备本发明精细金属合金纤维的第二方法的框图；
图13是图12中提及的金属合金线的等距视图；
图13A是图13的端视图；
图14是说明图12中提及的预制的第一覆层材料的等距视图；
图14A是图14的端视图；
图15是说明在图13的金属合金线上拉紧的图14的覆层材料的等距视图；
图15A是图15的端视图；
图16是拉伸处理之后的图15的包覆物的等距视图；
图16A是图16的端视图；
图17是类似于图16的等距视图，用以说明除去覆层材料，得到精细的金属合金纤维；
图17A是图17的放大的端视图；
图18是图17A的放大图，用以说明在精细金属合金纤维周围增加扩散的覆层材料的浓度；
图19是类似于图18的视图，用以说明扩散到精细金属合金纤维中的覆层材料的均匀浓度；
图20是能量色散X-射线光谱的照片，用以说明在图18的精细金属合金纤维周围扩散的覆层材料的浓度的增加；
图21是能量色散X-射线光谱的照片，用以说明在图19的精细金属合金纤维中扩散的覆层材料的浓度的均匀性；
图22是制备本发明精细金属合金纤维的第三方法的框图；
图23是图22中提及的金属合金线的等距视图；
图23A是图23的端视图；
图24是说明在图22中提及的金属合金线周围形成覆层材料的等距视图；
图24A是图24的端视图；
图25是说明包覆图23的金属合金线的图24的覆层材料的等距视图；
图25A是图25的端视图；
图26是拉伸处理之后图25的包覆物的等距视图；
图26A是图26的放大的端视图；
图27是类似于图26的等距视图，用以说明除去覆层材料得到精细的金属合金纤维；
图27A是图27的放大的端视图；
图28是图27A的放大视图，用以说明扩散到精细金属合金纤维周围的覆层材料的浓度的增加；
图29是类似于图28的视图，用以说明在提供新的合金的精细金属合金纤维中扩散的覆层材料的浓度的均匀性；
图30是制备本发明精细金属合金纤维的第四方法的框图；
图31是图30中提及的金属合金线的等距视图；
图31A是图31的端视图；
图32是说明在图31中提及的金属合金线周围电镀覆层材料的等距视图；
图32A是图32的端视图；
图33是说明拉伸处理之后图32的包覆物的等距视图；
图33A是图33的放大的端视图；
图34是类似于图33的等距视图，用以说明除去覆层材料得到精细的金属合金纤维；
图34A是图34的放大的端视图；及
图35是图34A的放大视图，用以说明在精细金属合金纤维周围增加扩散的覆层材料的浓度，以得到表面性质与覆层材料性质一致的精细金属合金纤维。
在附图的若干图中，相同的参考号意指相同的部分。
发明详述
图1是说明制备精细金属合金纤维的第一实施方案改良方法10的框图。在本发明的该实施方案中，改良方法10可以同时制备多个精细的金属合金纤维。改进方法10的第一实施方案可以同时制备数千根单个的金属合金纤维，每根精细的金属合金纤维具有小于10微米的直径。图1的改良方法10采用了金属合金20和覆层材料。所示出的金属合金20由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)形成。
图2是图中提及的金属合金线的等距视图，图2A是图2的端视图。金属合金线20在第一端21和第二端22之间拉伸。金属合金线20确定了外径20D。所示出的金属合金20是由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)形成的，其代表选自双合金组分的合金材料的两个合金组分。尽管所公开的金属合金20为双组分金属合金，应当理解，金属合金20可以具有表I所述的任意数目的组分。优选金属合金20为线状或类似的形状。
已经发现，本发明的方法10可使用各种类型的金属合金。在本发明的一个实例中，该金属合金线20选自Haynes C-22，Haynes C-2000，HaynesHR-120，Haynes HR-160，Haynes 188，Haynes 556，Haynes 214，Haynes 230，Fecralloy Hoskins 875，Fecralloy M，Fecralloy 27-7和HAST X。这组金属合金的化学成分示于表I中。
                                                       表1
                                                金属合金的化学成分
 Haynes合金                                        重量百分数
 Ni     Co     Fe    Cr     Mo    W     Mn     Si     C    La         其它
C-22C-2000HR-120HR-160188556214230HASTX  565937372220755747     2.5-3303918-51.5     3-333.53313318    222325282222162222     13162.51.0-3-29    3-2.51.0142.5-140.6     0.5-0.70.51.2510.50.51   0.080.080.62.750.350.40.20.41   0.010.010.050.050.100.100.050.100.10   ----0.030.02-0.02-  0.35V1.6Cu0.7Cb，0.2Al1.0Cb0.6Ta，0.2Al，N4.5Al，0.01Y0.3Al0.008B
FecralloyHoskins 875  -     -     Bal.    22.5     -    -     -   0.5   0.10   -  5.5Al，0.01Y
Fecralloy M  -     -     Bal.    27     2    -     -   -   -   -  7Al，0.15RE
虽然发现本发明的方法10可用于由表I所述的金属合金形成精细的金属纤维，但是应当理解，本发明的方法10可以用于各种其它类型的金属合金。
图3是说明图1中提及的第一覆层材料30的等距视图。第一覆层材料30在第一端31和第二端32之间拉伸。在本发明的方法10的该实例中，所示的第一覆层材料30为预制的管状物33，其外径为30D内径为30d。
图3A是图的放大的端视图。第一覆层材料30的预制管33的内径30d的尺寸适于接受金属合金线20的外径20D。
第一覆层材料30是由适合于选定的金属合金20的材料制成的。第一覆层材料30可以由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)之一形成。在本发明的这一具体实例中，所示的第一覆层材料30是由第一合金组分(A)形成的。
作为选择，第一覆层材料30可以是由适合于所选定的金属合金20的其它材料制成的。在方法10的一个实例中，第一覆层材料30选自低碳钢，铜，纯镍和Monel 400合金。尽管已经发现上述材料可用于第一覆层材料30，但是应当理解，本发明的方法10不应只限于本文所述材料的具体实例。
图1说明了用第一覆层材料30包覆金属合金线20的工艺步骤11。在本发明的这一实例中，金属合金线20被插到第一覆层材料30的预制管33中。
图4是类似于图3的等距视图，用以说明用第一覆层材料30包覆金属合金线20。第一覆层材料30的预制管33的内径30d适于接受金属合金线20的外径20D。第一覆层材料30的第一端31叠加在金属合金线20的第一端21上。
图4A是图4的放大的端视图。预制管33的内径30d与金属合金线20的外径20D之间的差异，在它们之间构成间隙34。优选该间隙34最小化，但是应足以使金属合金线20插到第一覆层材料30中。
图1说明了在金属合金线20周围拉紧第一覆层材料30的工艺步骤12。在本发明的这一实例中，在惰性气体36的存在下围绕着金属合金线20拉紧第一覆层材料30的预制管33。
图5是类似于图4的等距视图，用以说明第一覆层材料30封闭在金属合金线20上。优选第一覆层材料30的预制管33在惰性气体36的存在下封闭在金属合金线20上。
图5A是图5的放大的端视图。拉丝模38使第一覆层材料30的第一端31与金属合金线20的第一端21封闭。更具体地，该拉丝模所具有的内径38d小于第一覆层材料30的外径30D，并且小于金属合金线20的外径20D。拉丝模38减小其中的第一覆层材料30和金属合金线20，使第一端31处具有减小的直径30D′。
将惰性气体36自第一覆层材料30的第二端32，注入到预制管33的内径30d与金属合金线20的外径20D之间的间隙34中。惰性气体36清除间隙34中的环境气体，并且间隙34完全充满惰性气体36。在本发明的一个实例中，该惰性气体36选自周期表的VIII A族。多数情况下，惰性气体36是基于经济原因由周期表的VIII A中选取，例如氩气、氦气或氖气。
图6是类似于图5的等距视图，用以说明在惰性气体36的存在下将第一覆层材料30紧密地固定在金属合金线20上。用惰性气体36净化间隙34之后，将余下的第一覆层材料30在金属合金线20上拉紧至第一覆层材料30的第二端32。惰性气体36确保没有反应性的气体进入金属合金线20与第一覆层材料30之间。
图6A是图6的放大的端视图。随着第一覆层材料30紧固着金属合金线20由第一端31拉紧至第二端32，大部分惰性气体由金属合金线20与第一覆层材料之间的间隙34中挤压出去。在紧固着金属合金线20拉紧第一覆层材料30之后，该组合形成了具有外径40D的第一包覆物40。
图7是类似于图6的等距视图，用以说明向金属合金线20拉紧第一覆层材料30。金属合金线20具有减小了的外径20D′，而第一覆层材料30分别具有减小了的外径30D′和内径30d′。第一包覆物40具有外径40D。
图7A是图7的放大的端视图。所示的第一覆层材料30紧固在金属合金线20上。金属合金线20与第一覆层材料30之间的任何微小空隙均充满了惰性气体36。
图1说明了拉伸第一包覆物40以减小其外径40D和同时减小第一包覆物40中的金属合金线20的直径20D′的工艺步骤13，得到拉伸的第一包覆物45。
图8是图7的第一包覆物40在第一次拉伸处理13得到拉伸的第一包覆物45之后的等距视图。拉伸的第一包覆物45确立了外径45D。金属合金线20的外径20D在第一次拉伸处理13期间相应地减小。
图8A是图8的放大的端视图。优选第一次拉伸处理13包括连续地拉伸第一包覆物40，然后连续地退火处理第一包覆物40。在本发明的优选方式中，第一包覆物40的退火处理在专门的气氛如还原气氛中进行。
在实施本发明的最佳方式中，第一包覆物40在还原气氛中迅速加热。在本发明的一个实例中，使用氢气与氮气的混合物作为第一包覆物40退火处理期间的还原性气氛。第一包覆物40可以通过常规的炉子迅速加热，也可以通过红外线加热或感应加热法迅速加热。退火处理可以通过分批法或连续法完成。
优选退火处理的第一包覆物40在导热的流体中迅速冷却。第一包覆物40可以通过在高导热的流体中急冷退火处理的第一包覆物40而迅速冷却。该高导热的流体可以是液体如水或油或者高导热的气体如氢气。在一实例中，导热的气体包括20％～100％的氢气，以迅速地冷却第一包覆物40。
图1说明了将多个拉伸的第一包覆物45装配起来的工艺步骤14。通常利用本发明的方法10将400～1000个拉伸的第一包覆物45装配起来。
图1说明了将多个拉伸的第一包覆物45装配在第二覆层材料50中的工艺步骤15。将数量为400～1000的拉伸的第一包覆物45装配到第二覆层材料物50中。
图9是说明将多个拉伸的第一包覆物45装配到第二覆层材料50中的等距视图。第二覆层材料50在第一端51和第二端52之间拉伸。
图9A是图9的放大的端视图。在该实例中，所示的第二覆层材料50为具有外径50D和内径50d的预制管53。作为选择，该第二覆层材料50可以在多个拉伸的第一包覆物45的装配体周围形成。第二覆层材料50是由第二覆层材料60形成的，第二覆层材料60适合于所选定的金属合金线20。另外，第二覆层材料60是由适合于所选定的第一覆层材料30的材料制成的。在一实例中，第二覆层材料60选自低碳钢，铜，纯镍和Monel合金。尽管发现上述材料可用于第二覆层材料60，但是应当理解，本发明的方法10可以将多种其它类型的材料用于第二覆层材料60。
图1说明了拉伸第二包覆物50以减小其直径的工艺步骤16。第二拉伸工艺16减小拉伸的第一包覆物45的直径45D和第二包覆物50中的金属合金线20的直径，得到拉伸的第二包覆物65。
图10是图9的第二包覆物50在第二次拉伸工艺16得到拉伸的第二包覆物65之后的等距视图。拉伸的第二包覆物65确定了外径65D。在第二次拉伸工艺16过程中，金属合金线20的外径20D相应地减小。第二包覆物50的拉伸将多个金属合金线20转变成多个精细的金属合金纤维70。
图10A是图10的放大的端视图。优选第二次拉伸工艺16包括连续拉伸第二包覆物50，然后连续对第二包覆物50进行退火处理。在本发明的优选方式中，第二包覆物的退火在专门的气氛如上述的还原性气氛中进行。
图1说明了从多个精细金属合金纤维70上除去第一和第二覆层材料30和60的工艺步骤17。优选第一和第二覆层材料30和60通过化学或电化学方法从多个精细金属合金纤维70上除去。
图11是类似于图10的等距视图，用以说明第一和第二覆层材料30和60的除去。除去第一和第二覆层材料30和60，得到多个精细金属合金纤维70。从多个精细金属合金纤维70上除去第一和第二覆层材料30和60的工艺步骤17可以包括浸溶第一和第二拉伸的包覆物45和65，以便通过化学方法除去第一和第二覆层材料30和60。
图11A是图11的放大的端视图。多个精细金属合金纤维70可能包含数千根单个的金属合金纤维70。每根精细金属合金纤维70可以具有小于10微米的直径。
图12是制备本发明精细金属合金纤维的第二实施方案改良方法110的框图。改良方法110的第二实施方案将参照制备单一的精细金属合金纤维进行说明。但是，应当理解，可以修改第二改良方法110，以按类似于图1～11所示的第一方法10的方式制备多个精细金属合金纤维。
图12的改良方法110采用金属合金120和覆层材料130。所示的金属合金120是由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)形成的。
图13是图12中提及的金属合金线120的等距视图，图13A是图13的端视图。金属合金线120在第一端121和第二端122之间拉伸，并确定了外径120D。尽管所示的金属合金120是由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)构成的，但是应当理解，金属合金120可以具有任意数目的表I所示的组分。
图14是说明图12中提及的覆层材料130的等距视图。覆层材料130在第一端131和第二端132之间拉伸，并且被示成具有外径130D和内径130d的预制管133。
图14A是图14的放大的端视图。使覆层材料130的预制管133的内径130d的尺寸能够滑动地接受前述金属合金线120的外径120D。
覆层材料130是由与选定的金属合金120相容的材料制成的。覆层材料130是由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)形成的。在本发明的该具体实例中，所示的覆层材料130是由第一合金组分(A)形成的。
图12说明了用覆层材料130包覆金属合金线120的工艺步骤111。将金属合金线120插到覆层材料130的预制管中。
图15是类似于图14的等距视图，用以说明覆层材料130包覆金属合金线120。覆层材料130的预制管133的内径130d滑动地接受金属合金线120的外径120D。将覆层材料130的第一端131叠加在金属合金线120的第一端121上。
图15A是图15的放大的端视图。优选覆层材料130在前述惰性气体存在下围绕金属合金线120拉紧。使覆层材料130紧固在金属合金线120上，以具有减小的外径130D′。在覆层材料130紧对着金属合金线120拉紧之后，该组合形成外径为140D的包覆物140。
图12说明了拉伸包覆物140以减小其外径140D的工艺步骤112，并减小包覆物140中金属合金线120的直径120D′，以得到外径为145D的拉伸的包覆物145。
图12说明了对拉伸的包覆物140进行退火处理的工艺步骤113。优选图12的拉伸处理112和退火处理113相互关联，以包括包覆物145的连续拉伸和连续退火。确定退火处理113的时间和温度，以控制覆层材料130到金属合金线120的扩散。
优选包覆物145的退火在专门的气氛如还原性气氛中进行。在实施本发明的的最佳方式中，包覆物145在还原性气氛中迅速加热至1650～2050°F。
在本发明的一个实例中，使用氢气与氮气的混合物作为包覆物145退火期间的还原性气氛。包覆物145可以通过常规的炉子迅速加热，也可以通过红外线加热或感应加热法迅速加热。
优选退火的包覆物145在导热的流体中迅速冷却。包覆物145可以通过在高导热的流体中急冷退火的包覆物145而迅速地冷却。该高导热的流体可以是液体如水或油或者高导热的气体如氢气。在一实例中，该导热的气体包括20％～100％的氢气，以迅速冷却包覆物140。
图16是图15的包覆物145在拉伸处理112和退火处理113之后得到拉伸的包覆物145的等距视图。拉伸的包覆物145确定了外径145D。金属合金线120的外径120D在拉伸过程中相应地减小。包覆物145的拉伸将金属合金线120转变成精细的金属合金纤维170。
图12说明了从精细金属合金纤维170上除去覆层材料130的工艺步骤114。优选通过化学方法或电化学方法除去精细金属合金纤维170上的覆层材料130。
图17是类似于图16的等距视图，用以说明覆层材料130的除去，进而提供精细的金属合金纤维170。由精细金属合金纤维170上除去覆层材料130的工艺步骤114可以包括浸溶拉伸的包覆物145，以便通过化学方法除去覆层材料130。
图17A是图17的放大的端视图，用以说明精细金属合金纤维170的横断面。部分覆层材料130在退火过程中已经扩散到精细金属合金纤维170中。扩散的覆层材料130在精细金属合金纤维170的周围190处提供了增强的覆层材料130的浓度180。
图12说明了处理精细金属合金纤维170的工艺步骤115。精细金属合金纤维170可以用于各种目的和用途。本领域的技术人员应当理解，本发明不应仅限于精细金属合金纤维170的预期用途。
在一实例中，精细金属合金纤维170可用于制备高温和/或高腐蚀性应用中的纤维束。在另一实例中，精细金属合金纤维170可用于制备US4126566中所述的金属过滤器。在又一实例中，精细金属合金纤维170可用于制备金属膜。在再一实例中，精细金属合金纤维170可用于制备催化剂载体。
图18是图17A的放大的视图，用以说明在精细金属合金纤维170的周围190处扩散的覆层材料130的增强的浓度180。在包覆物140的退火期间，部分覆层材料130已经迁移或扩散到精细金属合金纤维170的周围190。
覆层材料130的部分第一合金组分(A)已经迁移或扩散到精细金属合金纤维170的周围190。覆层材料130的第一合金组分(A)的迁移或扩散，使第一合金组分(A)超过了精细金属合金纤维170中心区195中第一合金组分(A)和第二合金组分(B)的量。
图12说明了加热精细金属合金纤维170的工艺步骤116。加热精细金属合金纤维170的工艺步骤116，可与处理精细金属合金纤维170的工艺步骤115同时进行。例如，加热精细金属合金纤维170的工艺步骤116，可与烧结精细金属合金纤维170的基材同时进行。作为选择，加热精细金属合金纤维170的工艺步骤116和处理精细金属合金纤维170的工艺步骤115也可以单独地进行。
将精细金属合金纤维170加热到足够的温度，以便将最低限度扩散的覆层材料130进一步扩散到金属合金纤维170中，以得到基本上均匀的精细金属合金纤维170。在精细金属合金纤维170周围190处，覆层材料130的过量的第一合金组分(A)进一步迁移或扩散到精细金属合金纤维170的中心区195。过量的第一合金组分(A)自精细金属合金纤维170的周围190到其中心区195的进一步迁移或扩散，致使整个精细金属合金纤维170的第一合金组分(A)和第二合金组分(B)浓度基本均匀。
优选将精细金属合金纤维170加热到2100°F。将精细金属合金纤维170在2100°F以上加热足够的时间，以使扩散的覆层材料130进一步扩散到金属合金纤维170中，得到基本上均匀的精细金属合金纤维170。
图19是类似于图18的视图，用以说明整个精细金属合金纤维170中第一合金组分(A)和第二合金组分(B)的均匀浓度。过量的第一合金组分(A)已从精细金属合金纤维170的周围190迁移至中心区195，得到基本上均匀的精细金属合金纤维170。
图20是能量色散X-射线光谱照片，用以说明在图18的精细金属合金纤维170的周围190处，扩散的覆层材料130的增强的浓度180。照片中的点表示第一合金组分(A)在精细金属合金纤维170的周围190处的浓度。
图21是能量色散X-射线光谱照片，用以说明在图19的精细金属合金纤维中扩散的覆层材料130的均匀浓度。照片中的点表示第一合金组分(A)在精细金属合金纤维170中的均匀浓度。
图22是制备本发明精细金属合金纤维的第三实施方案改良方法210的的框图。第三实施方案改良方法210将参照单个金属合金纤维的制备进行说明。应当理解，可以修改第三方法210，以类似于图1～11所示的第一方法10的方式制备多个精细金属合金纤维。
图22的改良方法210采用金属合金220和覆层材料230。所示的金属合金220是由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)形成的。
图23是图22中提及的金属合金线220的等距视图，而图23A是图23的端视图。金属合金线220在第一端221和第二端222之间拉伸并确定了外径220D。所示的金属合金220是由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)形成的。
图22说明了用覆层材料230包覆金属合金线220的工艺步骤211。覆层材料230形成于金属合金线220的周围。
图24是用以说明在图22中提及的覆层材料230的等距视图。覆层材料230形成于具有外径220D的金属合金线220的周围。
图24A是图24的放大的端视图。覆层材料230的内径230d包围着金属合金线220的外径220D，使覆层材料230与金属合金线220的外径220D紧密地接触。
覆层材料230是由与选定的金属合金220相容的材料制成的。覆层材料230是由第三合金组分(C)构成的。第三合金组分(C)不同于第一合金组分(A)和第二合金组分(B)。
图25是类似于图24的视图，用以说明覆层材料230包覆在金属合金线220上，而图25A是图25的放大的端视图。在惰性气体存在下，围绕金属合金线220拉紧覆层材料230。覆层材料230紧固在金属合金线220上，具有减小的外径230D′，形成具有外径240D的包覆物240。
图22说明了拉伸包覆物240以减小其直径240D和减小包覆物240中的金属合金线220的直径220D′的工艺步骤212，得到具有外径245D的拉伸的包覆物245。
图22说明了对拉伸的包覆物245进行退火处理的工艺步骤213。优选图22的拉伸处理212和退火处理213相互关联，以包括包覆物245的连续拉伸和连续退火。确立退火处理213的时间和温度，以控制覆层材料230到金属合金线220的扩散。优选包覆物240的退火在特定的气氛如前述的还原性气氛中进行。
图26是拉伸处理212和退火处理213之后得到的图25的拉伸的包覆物245的等距视图。拉伸的包覆物245确定了外径245D。金属合金线220的外径220D在拉伸过程中相应地减小。包覆物240的拉伸将金属合金线220转变成精细的金属合金纤维270。
图22说明了从精细金属合金纤维270上除去覆层材料230的工艺步骤214。优选覆层材料230通过化学或电化学方法从精细金属合金纤维270上除去。
图27是类似于图26的等距视图，用以说明覆层材料230的除去，以得到精细金属合金纤维270。从精细金属合金纤维270上除去覆层材料230的工艺步骤214可以包括浸溶拉伸的包覆物245，以便通过化学方法除去覆层材料230。
图27A是图27的放大的端视图，用以说明精细金属合金纤维270的横断面。在退火处理213过程中，部分覆层材料230已经扩散到金属合金纤维270中。位于精细金属合金纤维270的周围290处的扩散的覆层材料230具有浓度280。
图28是图27A的放大视图，用以说明在精细金属合金纤维270的周围290处，覆层材料230的浓度280。在包覆物245的退火期间，部分覆层材料230已经迁移或扩散到精细金属合金纤维270的周围290。
覆层材料230的部分的第三合金组分(C)迁移或扩散到精细金属合金纤维270的周围290。在精细金属合金纤维270的中心区295，第三合金组分(C)不同于第一合金组分(A)和第二合金组分(B)。
图22说明了加热精细金属合金纤维270的工艺步骤215。将精细金属合金纤维270加热到足够的温度，以使扩散的覆层材料230进一步地扩散到金属合金纤维270中，得到由新合金形成的精细金属合金纤维270。该新合金是由精细金属合金纤维270的第一合金组分(A)和第二合金组分(B)以及覆层材料230的第三合金组分(C)形成的。优选将精细的金属合金纤维270加热到2100°F以上。精细金属合金纤维270可以在温度2100°F以上加热足够的时间，以使第三合金组分(C)扩散到整个第一合金组分(A)和第二合金组分(B)中。作为选择，精细金属合金纤维270可以在温度2100°F以上加热足够的时间，只使第三合金组分(C)部分地扩散到第一合金组分(A)和第二合金组分(B)中。
图29是类似于图28的视图，用以说明由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)及第三合金组分(C)形成的新合金。第三合金组分(C)已经全部均匀地扩散到整个第一合金组分(A)和第二合金组分(B)中。
图30是制备本发明精细金属合金纤维的第四实施方案改良方法310的的框图。改良方法310的第四实施方案将参照单个金属合金纤维的制备进行说明。应当理解，可以修改第三方法310，以类似于图1～11所示的第一方法10的方式制备多个精细金属合金纤维。
图30的改良方法310采用金属合金320和覆层材料330。所示的金属合金320是由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)形成的。
图31是图30中提及的金属合金线320的等距视图，而图31A是图31的端视图。金属合金线320在第一端321和第二端322之间拉伸并确定了外径320D。所示的金属合金320是由第一合金组分(A)和第二合金组分(B)形成的。
图30说明了用覆层材料330包覆金属合金线320的工艺步骤311。覆层材料330电镀在金属合金线320上。
图32是用以说明在图30中提及的覆层材料330的等距视图。所示的覆层材料330电镀在具有外径320D的金属合金线320上。
图32A是图32的放大的端视图。覆层材料330的内径330d与金属合金线320的外径320D紧密地接触。覆层材料330是由与选定的金属合金320相容的材料制成的。覆层材料340是由第四组分(D)形成的。第四组分(D)不同于第一合金组分(A)和第二合金组分(B)。第四组分(D)可以是合金材料或非合金材料。
图30说明了拉伸包覆物340以减小其外径340D和减小包覆物340中的金属合金线320的直径320D的工艺步骤312，得到具有外径345D的拉伸的包覆物345。
图30说明了对拉伸的包覆物345进行退火处理的工艺步骤313。优选图30的拉伸处理312和退火处理313相互关联，以包括包覆物345的连续拉伸和连续退火。确立退火处理313的时间和温度，以控制覆层材料330到金属合金线320的扩散。优选包覆物340的退火在特定的气氛如前述的还原性气氛中进行。
图33是拉伸处理312和退火处理313之后得到的图30的拉伸的包覆物345的等距视图。拉伸的包覆物345确定了外径345D。包覆物345的拉伸将金属合金线320转变成精细的金属合金纤维370。
图30说明了从精细金属合金纤维370上除去覆层材料330的工艺步骤314。优选覆层材料330通过化学或电化学方法从精细金属合金纤维370上除去。
图34是类似于图33的等距视图，用以说明覆层材料330的除去，以得到精细金属合金纤维370。
图34A是图34的放大的端视图，用以说明精细金属合金纤维370的横断面。在退火处理313过程中，部分覆层材料330已经扩散到金属合金纤维370中。位于精细金属合金纤维370的周围390处是扩散的覆层材料330有的浓度380。
图35是图34A的放大视图，用以说明在精细金属合金纤维370的周围990处，覆层材料330的浓度380。在包覆物345的退火期间，部分覆层材料330已经迁移或扩散到精细金属合金纤维370的周围390。
覆层材料330的部分第四组分(D)已迁移或扩散到精细金属合金纤维370的周围390。在精细金属合金纤维370的中心区395，第四组分(D)不同于第一合金组分(A)和第二合金组分(B)。
第四组分(D)位于精细金属合金纤维370的周围390处，使精细金属合金纤维370具有与覆层材料330相一致的表面性质。精细金属合金纤维370的表面性质与第四组分(D)的性质一致。
下面的实施例I～V给出了本发明方法的具体参数。本领域的技术人员应当理解，可以修改实施例I～V，以提供其它方法，而且不应当作是对本发明的限制。
                        实施例I
                      包覆物的退火
目的：合金纤维的普通退火，以保留原始组成
方法：温度为要退火处理的合金的熔点的0.8
以秒～分钟计，测量退火期间表面扩散的时间
结果：退火的合金纤维具有最低限度的覆层材料到合金纤维的扩散
                        实施例II
                          扩散
目的：合金纤维的普通烧结，以使扩散的覆层材料扩散到合金纤维中
方法：温度为合金熔点的0.90～0.95
      以小时计，测量烧结期间体积扩散的时间
结果：覆层材料完全扩散
                        实施例III
                  高级合金HAYNES C-2000
目的：制备成最终组成：59％Ni；23％Cr；16％Mo；1.6％Cu
方法：将组成为59％Ni-23％Cr-16％Mo(无铜)的金属合金线用铜覆层
      材料包覆，形成包覆物。利用中间退火拉伸该包覆物。过量的铜
      覆层材料扩散到纤维的周围表面上。热处理之后，铜扩散到纤维
      的中心区。
结果：最终的组成为Ni-Cr-Mo-Cu
                        实施例IV
                      高级的表面层
目的：制备性质不同于纤维组成的表面层
方法：将镍棒镀上或包覆上铜覆层材料。在拉伸和退火过程中形成薄
      的镍-铜合金扩散层
结果：设计合金使之与Monel型合金(例如Monel 400)的组成一致，
      以耐受暴露于含氟/氟化物的还原环境。
                         实施例V
                        高级表面层
目的：制备用于催化工艺或宝石应用的具有贵金属层表面的纤维
方法：将廉价的金属镀上贵金属如铂。在拉伸和退火过程中形成薄的
      铂合金扩散层
结果：在廉价的基材上形成贵金属层
本发明提供由金属合金制成的精细纤维，及由金属合金形成纤维的新方法。该方法能够由金属合金形成纤维，其中该精细金属合金纤维具有小于10微米的直径。该方法能够以经济的成本和工业数量形成高质量的精细金属合金纤维。
本公开包括所附权利要求书中所包含的内容及前面所描述的内容。尽管本发明已以其具有一定特殊性的优选方式进行了描述，但是应当理解，只是以实施例的方式对该优选形式进行了公开，而且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对结构的细节作出多种改变，对各部分进行组合和排列。

Claims (41)

1.一种制备精细金属合金纤维的方法，包括如下步骤：
用覆层材料包覆金属合金线；
在惰性气氛存在下，围绕金属合金线拉紧该覆层材料，得到包覆物；
拉伸该包覆物以减小其外径，并减小金属合金线的直径，由金属合金线得到精细的金属合金纤维；及
从精细金属合金纤维上除去覆层材料。
2.权利要求1的制备精细金属合金纤维的方法，其中用覆层材料包覆金属合金线的步骤包括将金属合金线插到预制的覆层材料管中。
3.权利要求1的制备精细金属合金纤维的方法，其中用覆层材料包覆金属合金线的步骤包括在金属合金线周围形成覆层材料。
4.权利要求1的制备精细金属合金纤维的方法，其中围绕金属合金线拉紧该覆层材料的步骤包括在位于覆层材料与金属合金线之间的惰性气体的存在下，围绕金属合金线拉紧该覆层材料。
5.权利要求1的制备精细金属合金纤维的方法，其中围绕金属合金线拉紧该覆层材料的步骤包括将覆层材料封闭在金属合金线的第一端；
自金属合金线的第二端将惰性气体引入覆层材料与金属合金线之间；及
通过拉丝模自金属合金线的第一端至金属合金线的第二端拉伸覆层材料和金属合金线，以使覆层材料紧固在金属合金线上。
6.权利要求1的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该包覆物的步骤包括连续地拉伸和退火处理该包覆物。
7.权利要求1的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该包覆物的步骤包括连续地拉伸该包覆物；及
在1650～2050°F的温度下连续退火处理该包覆物。
8.权利要求1的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该包覆物的步骤包括连续地拉伸该包覆物；
在1650～2050°F的温度下连续退火处理该包覆物；及
退火处理之后，在导热流体中迅速冷却该包覆物。
9.权利要求1的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该包覆物的步骤包括连续地拉伸该包覆物；及
在1650～2050°F的温度下，于惰性气氛中连续退火处理该包覆物。
10.权利要求1的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该包覆物的步骤包括连续地拉伸该包覆物；及
在1650～2050°F的温度下，于还原气氛中连续退火处理该包覆物。
11.一种制备精细金属合金纤维的方法，包括如下步骤：
用第一覆层材料包覆金属合金线；
在惰性气氛存在下，围绕金属合金线拉紧该第一覆层材料，得到第一包覆物；
拉伸该第一包覆物以减小其外径，并减小该第一包覆物中的金属合金线的直径，得到拉伸的第一包覆物；
将多个拉伸的第一包覆物装配在第二覆层材料中，形成第二包覆物；
拉伸该第二包覆物以减小其直径，并由多个金属合金线得到多个精细的金属合金纤维；及
从多个精细金属合金纤维上除去第一和第二覆层材料。
12.权利要求11的制备精细金属合金纤维的方法，其中将多个拉伸的第一包覆物包覆在第二覆层材料中以形成第二包覆物的步骤包括将多个拉伸的第一包覆物插到预制的第二覆层材料中。
13.权利要求11的制备精细金属合金纤维的方法，其中将多个拉伸的第一包覆物包覆在第二覆层材料中以形成第二包覆物的步骤包括在多个拉伸的第一包覆物周围形成第二覆层材料。
14.权利要求11的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸第二包覆物的步骤包括连续拉伸和退火处理该第二包覆物。
15.权利要求11的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸第二包覆物的步骤包括连续拉伸该第二包覆物；及
在1650～2050°F的温度下连续退火处理该第二包覆物。
16.权利要求11的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该第二包覆物的步骤包括连续地拉伸该第二包覆物；
在1650～2050°F的温度下连续退火处理该第二包覆物；及
退火处理之后，在导热流体中迅速冷却该第二包覆物。
17.权利要求11的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该第二包覆物的步骤包括连续地拉伸该第二包覆物；及
在1650～2050 F的温度下，于专用的气氛中连续退火处理该第二包覆物。
18.权利要求11的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该第二包覆物的步骤包括连续地拉伸该第二包覆物；及
在1650～2050 F的温度下，于惰性气氛中连续退火处理该第二包覆物。
19.权利要求11的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该第二包覆物的步骤包括连续地拉伸该第二包覆物；及
在1650～2050 F的温度下，于还原气氛中连续退火处理该第二包覆物。
20.权利要求11的制备精细金属合金纤维的方法，其中除去第一和第二覆层材料的步骤包括通过化学方法除去第一和第二覆层材料。
21.一种制备精细金属合金纤维的方法，包括如下步骤：
提供由第一和第二合金组分形成的金属合金线；
提供由第一和第二合金组分之一形成的覆层材料；
用覆层材料包覆金属合金线，得到包覆物；
拉伸该包覆物以减小其外径，并减小金属合金线的直径，得到具有由金属合金线形成的精细金属合金纤维的拉伸的包覆物；
加热该拉伸的包覆物至足够的温度，以退火处理该拉伸的包覆物，使覆层材料最低限度地扩散到精细的金属合金纤维中；
从精细的金属合金纤维上除去覆层材料；及
加热该精细的金属合金纤维至足够的温度，以使最低限度扩散的覆层材料进一步扩散到金属合金纤维中，得到基本上均匀的精细金属合金纤维。
22.权利要求21的制备精细金属合金纤维的方法，其中用覆层材料包覆金属合金线的步骤包括在覆层材料与金属合金线之间存在惰性气体的情况下，围绕金属合金线拉紧该覆层材料。
23.权利要求21的制备精细金属合金纤维的方法，其中围绕金属合金线拉紧该覆层材料的步骤包括将覆层材料封闭在金属合金线的第一端；
自金属合金线的第二端，向覆层材料与金属合金线之间引入惰性气体；及
通过拉丝模自金属合金线的第一端向金属合金线的第二端拉伸覆层材料和金属合金线，以使覆层材料紧固在金属合金线上。
24.权利要求21的制备精细金属合金纤维的方法，其中加热包覆物的步骤包括在1650～2050°F的温度下退火处理该包覆物。
25.权利要求21的制备精细金属合金纤维的方法，其中加热包覆物的步骤包括在1650～2050°F的温度下退火处理该包覆物；及
在退火处理之后，于导热流体中迅速冷却该包覆物。
26.权利要求21的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该包覆物的步骤包括连续拉伸该包覆物；及
于1650～2050°F的温度下，在惰性气氛中连续地退火处理该包覆物。
27.权利要求21的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该包覆物的步骤包括连续拉伸该包覆物；及
于1650～2050°F的温度下，在还原气氛中连续地退火处理该包覆物。
28.权利要求21的制备精细金属合金纤维的方法，其中加热精细金属合金纤维的步骤包括加热精细金属合金纤维至2100°F以上，并加热足够的时间，以使最低限度扩散的覆层材料扩散到金属合金纤维中，得到基本上均匀的精细金属合金纤维。
29.权利要求21的制备精细金属合金纤维的方法，其中除去覆层材料的步骤包括通过化学方法从精细金属合金纤维上除去覆层材料。
30.一种制备精细金属合金纤维的方法，包括如下步骤：
提供由第一和第二合金组分形成的金属合金线；
提供由第一和第二合金组分之一形成的第一覆层材料；
用该覆层材料包覆金属合金线；
在惰性气氛存在下围绕金属合金线拉紧该第一覆层材料，得到第一包覆物；
拉伸该第一包覆物以减小其外径，并减小该第一包覆物里面的金属合金线的直径，得到拉伸的第一包覆物；
加热该拉伸的第一包覆物至足够的温度，以退火处理该拉伸的第一包覆物，使第一覆层材料最低限度地扩散到金属合金线中；
将多个拉伸的第一包覆物装配在第二覆层材料中，形成第二包覆物；
拉伸该第二包覆物以减小其直径，并由多个金属合金线得到多个精细的金属合金纤维；
从多个精细的金属合金纤维上除去第一和第二覆层材料；及
加热该多个精细的金属合金纤维至足够的温度，以使最低限度扩散的第一覆层材料进一步扩散到金属合金纤维中，得到基本上均匀的精细金属合金纤维。
31.一种制备精细金属合金纤维的方法，包括如下步骤：
提供由第一和第二合金组分形成的金属合金线；
提供由不同于第一和第二合金组分的材料形成的覆层材料；
用该覆层材料包覆金属合金线，得到包覆物；
拉伸该包覆物以减小其外径，并减小金属合金线的直径，得到具有由金属合金线形成的精细金属合金纤维的拉伸的包覆物；
加热该拉伸的包覆物至足够的温度，以退火处理该拉伸的包覆物，使覆层材料扩散到金属合金纤维中；
从精细的金属合金纤维上除去覆层材料；及
加热该精细的金属合金纤维至足够的温度，以使扩散的覆层材料进一步扩散到金属合金纤维中，得到由新合金形成的包括第一和第二合金组分及扩散的覆层材料的纤维。
32.权利要求31的制备精细金属合金纤维的方法，其中用覆层材料包覆金属合金线的步骤包括在覆层材料与金属合金线之间存在惰性气体的情况下，围绕金属合金线拉紧覆层材料。
33.权利要求31的制备精细金属合金纤维的方法，其中加热包覆物的步骤包括在1650～2050°F的温度下退火处理该包覆物。
34.权利要求31的制备精细金属合金纤维的方法，其中加热包覆物的步骤包括在1650～2050°F的温度下退火处理该包覆物；及
在退火处理之后，于导热流体中迅速冷却该包覆物。
35.权利要求31的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该包覆物的步骤包括连续拉伸该包覆物；及
于1650～2050°F的温度下，在惰性气氛中连续地退火处理该包覆物。
36.权利要求31的制备精细金属合金纤维的方法，其中拉伸该包覆物的步骤包括连续拉伸该包覆物；及
于1650～2050°F的温度下，在还原气氛中连续地退火处理该包覆物。
37.权利要求31的制备精细金属合金纤维的方法，其中加热精细金属合金纤维的步骤包括加热精细金属合金纤维至2100°F以上，并加热足够的时间，以使覆层材料扩散到金属合金纤维中，得到基本上均匀的精细金属合金纤维。
38.权利要求31的制备精细金属合金纤维的方法，其中除去覆层材料的步骤包括通过化学方法从精细金属合金纤维上除去覆层材料。
39.一种制备精细金属合金纤维的方法，包括如下步骤：
提供由第一和第二合金组分形成的金属合金线；
提供由不同于第一和第二合金组分的材料形成的第一覆层材料；
用该覆层材料包覆金属合金线；
在惰性气氛存在下，围绕金属合金线拉紧该第一覆层材料，得到第一包覆物；
拉伸该第一包覆物以减小其外径，并减小该第一包覆物里面的金属合金线的直径，得到拉伸的第一包覆物；
加热该拉伸的第一包覆物至足够的温度，以退火处理该拉伸的第一包覆物，并使第一覆层材料扩散到金属合金线中；
将多个拉伸的第一包覆物装配在第二覆层材料中，得到第二包覆物；
拉伸该第二包覆物以减小其直径，并由多个金属合金线得到多个精细的金属合金纤维；
从多个精细的金属合金纤维上除去第一和第二覆层材料；及
加热该多个精细的金属合金纤维至足够的温度，以使第一覆层材料进一步扩散到金属合金纤维中，得到由新合金形成的包括第一和第二合金组分及扩散的第一覆层材料的精细金属合金纤维。
40.一种制备精细金属合金纤维的方法，包括如下步骤：
提供由第一和第二合金组分形成的金属合金线；
提供由不同于第一和第二合金组分的材料形成的覆层材料；
用该覆层材料包覆金属合金线，得到包覆物；
拉伸该包覆物以减小其外径，并减小金属合金线的直径，得到具有由金属合金线形成的精细金属合金纤维的拉伸的包覆物；
加热该拉伸的包覆物至足够的温度，以退火处理该拉伸的包覆物，并使覆层材料扩散到金属合金纤维的表面；及
除去覆层材料，得到表面性质与覆层材料性质一致的精细金属合金纤维。
41.一种制备精细金属合金纤维的方法，包括如下步骤：
提供由第一和第二合金组分形成的金属合金线；
提供由不同于第一和第二合金组分的材料形成的第一覆层材料；
用该覆层材料包覆金属合金线；
在惰性气氛存在下，围绕金属合金线拉紧该第一覆层材料，得到第一包覆物；
拉伸该第一包覆物以减小其外径，并减小该第一包覆物里面的金属合金线的直径，得到拉伸的第一包覆物；
加热该拉伸的第一包覆物至足够的温度，以退火处理该拉伸的第一包覆物，并使第一覆层材料扩散到金属合金线的表面；
将多个拉伸的第一包覆物装配在第二覆层材料中，形成第二包覆物；
拉伸该第二包覆物以减小其直径，并由多个金属合金线得到多个精细的金属合金纤维；及
由多个精细金属合金纤维上除去第一和第二覆层材料，得到多个表面性质与第一覆层材料性质一致的精细金属合金纤维。
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