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一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法技术

阅读:65 留言:0更新日期:2017-07-09 06:20
本发明专利技术公开了一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法,包括以下步骤:首先将Al锭、Fe锭按比例进行配置,真空加热熔炼后,气雾化成粉末,然后采用冷等静压成型、真空除气、挤压成型,最后依次采用无压烧结处理和固溶时效处理,制得铝铁复合材料坯料;将制得的铝铁复合材料坯料置于高频感应加热炉中,并对高频感应加热炉进行抽真空或通入惰性气体,然后对铝铁复合材料进行感应加热,制得高硬度耐腐蚀铝铁复合材料。本发明专利技术制得的复合材料耐高温性能好,硬度大,耐腐蚀性能优异,力学性能佳。

Method for preparing aluminium iron composite material with high hardness and high corrosion resistance

Composite aluminum iron preparation method of the invention discloses a high hardness and high corrosion resistance, which comprises the following steps: firstly, according to the proportion of Al ingot ingot Fe configuration, vacuum melting, aerosol into powder, then by cold isostatic pressing molding, vacuum degassing, extrusion type, finally followed by pressureless sintering treatment and solution aging treatment, prepared billet aluminum iron composite material; the prepared aluminum iron composite billet in high frequency induction heating furnace, and the high frequency induction heating furnace for vacuum or introducing inert gas, and then the induction heating of composite materials made of aluminum and iron, high hardness and resistance the corrosion of aluminum iron composite. The composite prepared by the invention has high temperature resistance, high hardness, excellent corrosion resistance and good mechanical property.

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法
:本专利技术涉及复合材料制备领域,具体的涉及一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法。
技术介绍
:铁铝复合多孔材料具有优异的抗氧化、抗硫化、抗热震性能以及可机械加工性,是一种优异的高温过滤介质材料,现已在密闭炉铁合金冶炼、煤化工、火电等行业的高温气体过滤领域得到成功应用。但是其在腐蚀性环境下长久使用后,材料的脆性倾向增大。铁铝复合多孔材料良好的耐腐蚀性能是基于在材料表面形成致密的氧化膜或钝化膜。但是,密闭炉铁合金冶炼和煤化工等行业的高温气体过滤环境为含硫的还原性气氛,材料表面较难形成致密的钝化膜,而且形成的氧化膜或钝化膜和基体的结合部牢固。中国专利(200910074202.X)公开了一种制备铁铝合金多孔材料的方法,首先采用含铁铝成分的粉末,按设计的重量组分比混合,采用模压成形制备成片状或成形坯,压力控制在50-300MPa,或采用冷等静压制备管状型坯,等静压力控制在50-200MPa;采用无压烧结工艺,950-1250℃,烧结气氛为氢气或分解氨、或者采用真空烧结,关键的改进在于上述含铁铝成分的粉末包括粒径为300-2μm的铁粉和300-1μm的FexAly,其具有多孔结构,且耐腐蚀性能优异,但是其含Al较低,对氟的去除率较低。
技术实现思路
:本专利技术的目的是提供一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法。该方法制得的铝铁复合材料力学性能好,硬度大,耐化学腐蚀性能优异。为实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将Al锭、Fe锭按比例进行配置,在真空炉中加热进行熔炼制备Al-Fe合金坯锭,并将其气雾化成粉末;将气雾化成的粉末采用冷等静压成型,然后将冷静压后的坯锭装入金属包套内在400-500℃下进行真空除气50-80min,然后对真空除气后的坯锭进行挤压成型,最后进行固溶时效处理,制得铝铁复合材料坯料;(2)将制得的铝铁复合材料坯料置于高频感应加热炉中,并对高频感应加热炉进行抽真空或通入惰性气体,然后对铝铁复合材料进行感应加热,制得高硬度耐腐蚀铝铁复合材料。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,Al锭、Fe锭的含量分别为:Al63-80%,Fe20-37%。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,在真空炉中加热进行熔炼制备Al-Fe合金坯锭的条件为:680-870℃,真空度≤10-2Pa。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述气雾化的条件为:Al-Fe合金坯锭化料温度为680-870℃,气雾化浇注温度为680-870℃,雾化气氛为氮气、氩气、氦气中的一种。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,冷等静压成型的条件为:80-180MPa,保压时间为10-40min。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述挤压成型的条件为:挤压坯料加热温度为350-480℃,挤压模具温度为330-450℃,挤压比为(5-16):1。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述固溶时效的条件为:固溶温度为400-500℃,保温时间为0.5-3h,水冷,水温为室温,时效温度为145-205℃,保温时间为3-8h。作为上述技术方案的优选,步骤(2)中,高频感应加热炉真空度小于0.1Pa,所述惰性气体为氩气、氮气中的一种。作为上述技术方案的优选,步骤(2)中,感应加热炉的加热频率为10-100KHz。作为上述技术方案的优选,步骤(2)中,感应加热炉处理的条件为:每次感应加热的时间为2-5s,停顿时间大于10min后,继续下一次的感应加热,直至加热温度为500-700℃。铝合金易于发生氧化,在表面形成较薄的一层钝化膜,起到一定的保护作用,而减轻环境介质对其的腐蚀,但这层膜的表面通常是不均匀的,存在着较多的缺陷如位错、划痕及夹杂物等,当在含有氯离子等的溶液中时,容易造成钝化膜的局部破坏,此时微小破口处暴露的金属成为阳极,失去电子,金属以离子状态溶出;在小破口附近的氧化膜因其耐蚀性能较好,不发生反应而成为腐蚀电池的阴极,形成的阳极电流不断地促进腐蚀快速地向金属内部扩展,从而形成了蚀坑。而本专利技术对制得的铁铝复合材料通过感应加热炉对其表面进行处理,使得铁铝复合材料表面形成铁与铝的金属间化合物,有效提高了该材料的耐腐蚀性能和耐磨性能;铁铝材料在制备过程中,铝元素向铁元素团中扩散的过程是一个快速放热过程,不仅可以形成孔隙结构,还很容易形成连锁式反应扩散造成局部孔隙扩展形成为裂纹、形成表面的开裂和内部的瑕疵,从而导致明显形变和孔隙不均匀,本专利技术通过合理调节冷等静压成型的条件,并对真空除气、挤压成型后的材料依次进行固溶时效处理,使得制得的材料孔隙率大,且孔隙均匀,力学性能好。本专利技术具有以下有益效果:(1)首先本专利技术制得的铝铁复合材料中,铝含量较大,在氯元素向铁元素团扩散中,可以形成更多的孔隙结构,且本专利技术合理条件制备过程中的条件,避免了铝元素扩展时形成的裂纹、开裂和内部瑕疵的产生,制得的材料孔隙均匀,且孔隙率高,力学性能好;(2)本专利技术采用感应加热处理的方法通过在铝铁表面形成金属间化合物层,有效提高了材料的耐磨和耐腐蚀性能。具体实施方式:为了更好的理解本专利技术,下面通过实施例对本专利技术进一步说明,实施例只用于解释本专利技术,不会对本专利技术构成任何的限定。实施例1一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将Al锭、Fe锭按比例进行配置,在真空炉中加热进行熔炼制备Al-Fe合金坯锭,并将其气雾化成粉末;将气雾化成的粉末采用冷等静压成型,然后将冷静压后的坯锭装入金属包套内在400℃下进行真空除气50min,然后对真空除气后的坯锭进行挤压成型,最后进行固溶时效处理,制得铝铁复合材料坯料;其中,Al锭、Fe锭的含量分别为:Al63%,Fe37%;在真空炉中加热进行熔炼制备Al-Fe合金坯锭的条件为:680℃,真空度≤10-2Pa;气雾化的条件为:Al-Fe合金坯锭化料温度为680℃,气雾化浇注温度为680℃,雾化气氛为氮气;冷等静压成型的条件为:80MPa,保压时间为10min;挤压成型的条件为:挤压坯料加热温度为350℃,挤压模具温度为330℃,挤压比为5:1;固溶时效的条件为:固溶温度为400℃,保温时间为0.5h,水冷,水温为室温,时效温度为145℃,保温时间为3h;(2)将制得的铝铁复合材料坯料置于高频感应加热炉中,并对高频感应加热炉进行抽真空或通入惰性气体,然后对铝铁复合材料进行感应加热,设置感应加热的频率为10KHz,开始感应加热,每次感应加热的时间为2s,停顿时间大于10min后,继续下一次的感应加热,总计进行10次感应加热,直至表面加热温度为500℃,制得高硬度耐腐蚀铝铁复合材料;其中,高频感应加热炉真空度小于0.1Pa,所述惰性气体为氩气。实施例2一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将Al锭、Fe锭按比例进行配置,在真空炉中加热进行熔炼制备Al-Fe合金坯锭,并将其气雾化成粉末;将气雾化成的粉末采用冷等静压成型,然后将冷静压后的坯锭装入金属包套内在500℃下进行真空除气80min,然后对真空除气后的坯锭进行挤压成型,最后进行固溶时效处理,制得铝铁复合材料坯料;其中,Al锭、Fe锭的含量分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将Al锭、Fe锭按比例进行配置,在真空炉中加热进行熔炼制备Al‑Fe合金坯锭,并将其气雾化成粉末;将气雾化成的粉末采用冷等静压成型,然后将冷静压后的坯锭装入金属包套内在400‑500℃下进行真空除气50‑80min,然后对真空除气后的坯锭进行挤压成型,最后采用固溶时效处理,制得铝铁复合材料坯料;(2)将制得的铝铁复合材料坯料置于高频感应加热炉中,并对高频感应加热炉进行抽真空或通入惰性气体,然后对铝铁复合材料进行感应加热,制得高硬度耐腐蚀铝铁复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将Al锭、Fe锭按比例进行配置,在真空炉中加热进行熔炼制备Al-Fe合金坯锭,并将其气雾化成粉末;将气雾化成的粉末采用冷等静压成型,然后将冷静压后的坯锭装入金属包套内在400-500℃下进行真空除气50-80min,然后对真空除气后的坯锭进行挤压成型,最后采用固溶时效处理,制得铝铁复合材料坯料;(2)将制得的铝铁复合材料坯料置于高频感应加热炉中,并对高频感应加热炉进行抽真空或通入惰性气体,然后对铝铁复合材料进行感应加热,制得高硬度耐腐蚀铝铁复合材料。2.如权利要求1所述的一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,Al锭、Fe锭的含量分别为:Al63-80%,Fe20-37%。3.如权利要求1所述的一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,在真空炉中加热进行熔炼制备Al-Fe合金坯锭的条件为:680-870℃,真空度≤10-2Pa。4.如权利要求1所述的一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述气雾化的条件为:Al-Fe合金坯锭化料温度为680-870℃,气雾化浇注温度为680-870℃,雾化气氛为氮气、氩气、氦气中的一种。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭和谦
申请(专利权)人:郭和谦
类型:发明
编号:201710149092
国别省市:广东,44

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