CN1565781A - 一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法 - Google Patents
一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1565781A CN1565781A CN 03133805 CN03133805A CN1565781A CN 1565781 A CN1565781 A CN 1565781A CN 03133805 CN03133805 CN 03133805 CN 03133805 A CN03133805 A CN 03133805A CN 1565781 A CN1565781 A CN 1565781A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- intermetallic compound
- nano powder
- alloy pig
- hydrogen plasma
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title claims abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 title description 14
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 title description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 19
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910004349 Ti-Al Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910004692 Ti—Al Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 229910021362 Ti-Al intermetallic compound Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000005250 beta ray Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002549 Fe–Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 240000005373 Panax quinquefolius Species 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000001995 intermetallic alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000005551 mechanical alloying Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法，采用氢等离子金属反应法，其特征在于：首先在钨电极磁搅拌真空炉里熔炼母材，原料选用99.999％的海绵钛和铝豆，真空度大于2×10－2Pa，每个合金锭熔炼三次；再用氢等离子金属反应法制备纳米粉，条件是在真空下通入氢气和氩气混合气体，氢气不超过60vol％，总气压在150～760乇之间，以钨电极为阴极，合金锭为消耗性阳极。本发明方法可以半连续地大量生产Ti－Al系金属间化合物纳米粉，且具有很高的纯度。
Description
技术领域：
本发明涉及纳米材料，特别提供了一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法。
技术背景：
由于具有高熔点、低密度、优异高温屈服强度等优点，TiAl和TI3Al基金属间化合物主要用于650～900℃高温结构材料，尤其在航空工业。但是较低的室温塑性和断裂强度，阻碍了这种材料的广泛应用。在改善室温延展性方面，主要有三元和多元合金化，晶粒细化等方法。
近年来，纳米材料的发展为提高Ti-Al基金属间化合物的机械性能提供了新的途径。到目前为止，通过磁控溅射和高能球磨或机械合金化等方法制得纳米TiAl粉已有报道，但采用磁控溅射很难大量生产纳米粉，而通过高能球磨得到的粉末粒径通常是微米级，这样，不能有效地降低块体致密化过程所需的烧结温度。
在可选择的方法中，氢等离子金属反应法(hydrogen plasma metal reaction)适合于工业生产不同金属或合金纳米粉。这种方法的优点主要有：(1)高产量；(2)广泛的适应性；(3)生产的粒子纯度高；(4)可获得纳米级的球形或近球形粒子。Wada首先研究气压大小和气体的种类对粒径的影响，并发现在气氛中加入氢气能加快金属的蒸发。Uda和其合作者发展了Wada的方法，采用总气压为0.1MPa的氢气和氩气混合气体，采用电极代替等离子枪，使产量大幅度提高。Ohno和Uda研究了Fe-Ni，Fe-Cu和Fe-Si二元合金，李兴国等系统地研究了Fe、Co、Ni二元和三元磁性纳米粒子。以上所述的二元系均为熔点相近体系。而对于Ti-Al系，由于二者熔点差别很大(钛的熔点为1660℃，铝则为660℃)，采用一般的蒸发方法很难得到TiAl和Ti3Al金属间化合物粉末，采用氢等离子金属反应法制备Ti-Al系金属间化合物纳米粉未见报道。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种Ti-Al系金属间化合物纳米粉的制备方法，该方法可以半连续地大量生产Ti-Al系金属间化合物纳米粉，且具有很高的纯度。
本发明提供了一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法，采用氢等离子金属反应法，其特征在于：
首先在钨电极磁搅拌真空炉里熔炼母材，原料选用99.999％的海绵钛和铝豆，真空度大于2×10-2Pa，每个合金锭熔炼三次；
再用氢等离子金属反应法制备纳米粉，条件是在真空下通入氢气和氩气混合气体，氢气不超过60vol％，总气压在150～760乇之间，以钨电极为阴极，合金锭为消耗性阳极。
本发明大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法中，所述阴极和阳极间最好成30～80°的角度。
用本发明方法得到的纳米粉粒径为10～100nm之间，平均粒径为30～50nm之间，为球形和近球形粒子。本发明的技术关键是母材为合金锭，可以提高Ti-Al系金属间化合物纳米粉的产量和纯度，从而降低Ti-Al系金属间化合物纳米粉的制造成本。
本发明与现有技术的不同之处在于：(1)选材上，Ti和Al的熔点相差1000℃。(2)改变母合金的成分，能够得到以Ti3Al，TiAl，TiAl3为主要相的金属间化合物合金粉，粉末相组成稳定。母合金的成分与粉末的成分之间存在一定的对应关系。(3)在同一工艺下，更易于得到合金粉。
附图说明：
图1氢等离子金属反应法所制备的Ti-Al系金属间化合物纳米粉的TEM明场像，母材为Ti-20at.％Al；
图2氢等离子金属反应法所制备的Ti-Al系金属间化合物纳米粉的x射线谱，母材为Ti-20at.％Al。
具体实施方式：
实施例1
将成分为Ti-5at.％Al的合金锭置于水冷铜坩埚上，反应器内冲入200乇氢气和250乇氩气，起弧电流为80A直流，两极间保持～2mm的距离和约30°夹角，累计反应时间15分钟，获得0.8克合金粉。
实施例2
将成分为Ti-15at％Al的合金锭置于水冷铜坩埚上，反应器内冲入300乇氢气和150乇氩气，起弧电流为120A直流，两极间保持～2mm的距离和约40°夹角，累计反应时间30分钟，获得1.2克合金粉。
实施例3
将成分为Ti-20at％Al的合金锭置于水冷铜坩埚上，反应器内冲入200乇氢气和250乇氩气，起弧电流为120A直流，两极间保持～2mm的距离和约30°夹角，累计反应时间12分钟，获得1.5克合金粉。TEM明场像和x射线谱见附图1、2。
实施例4
将成分为Ti-35at.％Al的合金锭置于水冷铜坩埚上，反应器内冲入200乇氢气和250乇氩气，起弧电流为100～120A直流，两极间保持～2mm的距离和约40°夹角，累计反应时间21分钟，获得3克合金粉。
实施例5
将成分为Ti-65at.％Al的合金锭置于水冷铜坩埚上，反应器内冲入200乇氢气和250乇氩气，起弧电流为120～140A直流，两极间保持～2mm的距离和约30°夹角，累计反应时间25分钟，获得0.6克合金粉。
Claims (2)
1、一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法，采用氢等离子金属反应法，其特征在于：
首先在钨电极磁搅拌真空炉里熔炼母材，原料选用99.999％的海绵钛和铝豆，真空度大于2×10-2Pa，每个合金锭熔炼三次；
再用氢等离子金属反应法制备纳米粉，条件是在真空下通入氢气和氩气混合气体，氢气不超过60vol％，总气压在150～760乇之间，以钨电极为阴极，合金锭为消耗性阳极。
2、按照权利要求1所述大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法，其特征在于所述阴极和阳极间成30～80°的角度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03133805 CN1255237C (zh) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | 一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03133805 CN1255237C (zh) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | 一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1565781A true CN1565781A (zh) | 2005-01-19 |
| CN1255237C CN1255237C (zh) | 2006-05-10 |
Family
ID=34470118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 03133805 Expired - Fee Related CN1255237C (zh) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | 一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1255237C (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101717917B (zh) * | 2009-12-01 | 2011-12-21 | 沈阳工业大学 | 一种用电弧等离子体法制备TiAl亚微米杆的方法 |
| CN103055869A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-24 | 北京航空航天大学 | 一种多孔金属纳米颗粒催化剂及其制备方法 |
| CN103509958A (zh) * | 2013-07-18 | 2014-01-15 | 华中科技大学 | 一种钛铝基合金的熔炼方法 |
| CN104388753A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-03-04 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种钛铝金属间化合物的熔炼制备方法 |
| CN104625081A (zh) * | 2015-01-26 | 2015-05-20 | 北京科技大学 | 一种熔盐法制备钛铝合金粉末的方法 |
| CN104722765A (zh) * | 2013-12-21 | 2015-06-24 | 上海大学 | 金属间化合物纳米颗粒的制备工艺 |
| CN107971499A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-05-01 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 制备球形钛铝基合金粉末的方法 |
| CN110605401A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-24 | 中南大学 | 一种钛铝合金粉末的制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102730738B (zh) * | 2012-06-12 | 2014-06-04 | 北京航空航天大学 | 一种二元或多元复合稀土氧化物纳米颗粒的制备方法 |
-
2003
- 2003-06-25 CN CN 03133805 patent/CN1255237C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101717917B (zh) * | 2009-12-01 | 2011-12-21 | 沈阳工业大学 | 一种用电弧等离子体法制备TiAl亚微米杆的方法 |
| CN103055869A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-24 | 北京航空航天大学 | 一种多孔金属纳米颗粒催化剂及其制备方法 |
| CN103509958A (zh) * | 2013-07-18 | 2014-01-15 | 华中科技大学 | 一种钛铝基合金的熔炼方法 |
| CN104722765A (zh) * | 2013-12-21 | 2015-06-24 | 上海大学 | 金属间化合物纳米颗粒的制备工艺 |
| CN104388753A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-03-04 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种钛铝金属间化合物的熔炼制备方法 |
| CN104625081A (zh) * | 2015-01-26 | 2015-05-20 | 北京科技大学 | 一种熔盐法制备钛铝合金粉末的方法 |
| CN107971499A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-05-01 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 制备球形钛铝基合金粉末的方法 |
| CN110605401A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-24 | 中南大学 | 一种钛铝合金粉末的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1255237C (zh) | 2006-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109207829B (zh) | 高熵合金与多组元碳化物共晶型复合材料及其原位制备方法 | |
| CN108374113B (zh) | 一种TaTiZrAlSi高熵合金及其粉末的制备方法 | |
| CN1837392A (zh) | 一种镁合金复合材料及其制备方法 | |
| CN105154702A (zh) | 一种铝基非晶/高熵合金复合材料及制备方法 | |
| CN1812935A (zh) | 高纯度一氧化铌的制备方法及其电容器的制备 | |
| CN110904377B (zh) | 一种难熔高熵合金粉末及其制备方法 | |
| CN1255237C (zh) | 一种大量制备钛铝系金属间化合物纳米粉的方法 | |
| CN111057905B (zh) | 一种粉末冶金制备铌钛合金的方法 | |
| CN111112609B (zh) | 微量微米级re2o3颗粒多级细化微观组织的钛合金填丝增材制造方法 | |
| CN111118379B (zh) | 一种Co粘结的TiZrNbMoTa难熔高熵合金及其制备方法 | |
| CN110904378B (zh) | 一种高强塑积TiAl基复合材料的制备方法 | |
| CN1242088C (zh) | 高强度镁基金属玻璃内生复合材料 | |
| CN115058694B (zh) | 一种TiAlZr靶材及其制备方法 | |
| CN101935777A (zh) | 高压缩比强度的钛基超细晶或细晶复合材料及其制备方法 | |
| CN102719769A (zh) | 一种高强度铝基大块非晶复合材料 | |
| CN114799155A (zh) | 陶瓷颗粒强化难熔高熵合金的制备方法 | |
| JIANG et al. | Effect of stannum addition on microstructure of as-cast and as-extruded Mg-5Li alloys | |
| CN111101043A (zh) | 一种激光增材制造的CrMoVNbAl高熵合金及其成形工艺 | |
| CN112048655B (zh) | 一种高密度高活性多主元合金及其制备方法 | |
| CN107034408A (zh) | 一种高强韧性匹配的晶粒尺寸双峰分布的高熵合金及其制备方法 | |
| CN1293212C (zh) | 一种铜合金 | |
| CN111455329A (zh) | 一种铝钛硼靶材及其粉末固相合金化烧结方法 | |
| CN1164780C (zh) | 真空感应熔炼Ti-Al-Nb-B合金的工艺 | |
| Farooq Khan et al. | Corrosion behavior and hardness of binary Mg alloys produced via high-energy ball-milling and subsequent spark plasma sintering | |
| CN100554483C (zh) | 一种镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金及其制备方法 |
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 | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20060510 |