一种合金粉体材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种合金粉体材料的制备方法。利用合金凝固组织中包含基体相与惰性弥散颗粒相的特点，通过酸溶液将基体相反应去除，从而使得弥散颗粒相分离出来，得到合金粉体材料。该方法工艺简单，可以制备包括纳米级、亚微米级、微米级以及毫米级的不同形貌的多种合金粉体材料，在包括催化、粉末冶金、3D打印等领域具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种合金粉体材料的制备方法
本专利技术涉及金属材料
，特别是涉及一种合金粉体材料的制备方法。
技术介绍
微纳米粒径的合金粉体，由于具有特殊的表面效应、量子尺寸效应，量子隧道效应以及库仑阻塞效应等，在光学、电学、磁学、催化等方面表现出诸多与传统材料不同的奇特性能，因此被广泛地应用于光电子器件、吸波材料、高效催化剂等多个领域。目前，超细合金粉体的制备方法从物质的状态分有固相法、液相法和气相法。固相法主要有机械粉碎法、超声波粉碎法、热分解法、爆炸法等。液相法主要有沉淀法、醇盐法、羰基法、喷雾热干燥法、冷冻干燥法、电解法、化学凝聚法等。气相法主要有气相反应法、等离子体法、高温等离子体法、蒸发法、化学气相沉积法等。虽然超细合金粉末的制备方法有很多种，但每种方法都有一定的局限性。例如，液相法的缺点是产量低、成本高和工艺复杂等。机械法的缺点是在制取粉末后存在分级困难的问题，且产品的纯度、细度和形貌均难以保证。旋转电极法和气体雾化法是目前制备高性能合金粉末的主要方法，但生产效率低，超细粉末的收得率不高，能耗相对较大；气流磨法、氢化脱氢法适合大批量工业化生产，但对原料金属和合金的选择性较强。因此，开发新的超细合金粉体材料的制备方法，具有重要的意义。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种工艺简单、易于操作的合金粉体材料的制备方法。一种合金粉体材料的制备方法，包括以下步骤：提供(MxTy)aREb合金，其中，M选自Fe、Co、Ni中的至少一种，T选自W、Cr、Mo、V、Ta、Nb、Zr、Hf、Ti中的至少一种，RE选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种，x、y以及a、b分别代表对应组成的原子百分比含量，且33％≤x≤75％，x+y＝100％；0.1％≤a≤40％，a+b＝100％，所述(MxTy)aREb合金的凝固组织由成分为MxTy的弥散颗粒相与成分主要为RE的基体相组成；将所述(MxTy)aREb合金与酸溶液混合，使所述基体相与所述酸溶液反应变成离子进入溶液，所述弥散颗粒相脱离出来，即得到由MxTy组成的合金粉体材料。进一步地，所述(MxTy)aREb合金通过以下方式得到：按照配比称取合金原料；将所述合金原料充分熔化得到合金熔体；将合金熔体通过凝固方法制备成所述(MxTy)aREb合金，其中，所述合金熔体的凝固速率为0.001K/s～107K/s。进一步地，所述合金熔体熔炼过程中的真空度为1×10-4Pa～1.01325×105Pa。进一步地，所述弥散颗粒相的颗粒形状包括枝晶形、球形、近球形、方块形、饼形、棒形中的至少一种，所述弥散颗粒相的颗粒大小为2nm～100mm。进一步地，所述酸溶液中酸为硫酸、盐酸、硝酸、高氯酸、磷酸、醋酸、草酸、甲酸、碳酸、葡萄糖酸、油酸、聚丙烯酸中的至少一种，所述酸溶液中溶剂为水、乙醇、甲醇或者三者以任意比例混合的混合物。进一步地，所述酸溶液中酸的摩尔浓度为0.001mol/L～5mol/L。进一步地，所述(MxTy)aREb合金与所述酸溶液进行反应的步骤中，反应时间为0.1min～48h，反应温度为0℃～100℃。进一步地，所述MxTy合金粉体材料的粒径为2nm～100mm。进一步地，在将所述(MxTy)aREb合金与所述酸溶液进行反应的步骤之后还进行以下步骤：将所得的粒径范围为1μm～1mm合金粉体材料进行筛分，并分别进行等离子球化处理，最终得到具有不同粒径且呈球形的合金粉体材料。进一步地，所述具有不同粒径且呈球形的合金粉体材料的颗粒大小为1μm～1mm。本专利技术所述合金粉体材料的制备方法中，选择特定类别与含量的金属M、金属T与稀土RE制成的(MxTy)aREb合金。该合金凝固组织由成分为MxTy的弥散颗粒相与成分主要为RE的基体相组成，该组织结构有利于后续分离。具体来说，该(MxTy)aREb合金在后续与稀酸溶液反应时，基体相与酸溶液中的H离子反应变成离子进入溶液，成分为MxTy的弥散颗粒相则难以与稀酸溶液反应，从而可以从(MxTy)aREb合金中分散脱离出来，最终得到MxTy合金粉体材料。此外，稀土元素不仅对氧具有很好的“吸收”作用，且对合金原料M与T中的其他各类杂质元素也具有很好的“吸收”作用。因此，(MxTy)aREb合金中的弥散颗粒相与所得MxTy合金粉体材料往往具有相比原材料M与T更高的纯度。该方法成本低、操作简单，可以制备包括纳米级、亚微米级、微米级以及毫米级的不同形貌的多种合金粉体材料。该合金粉体材料在储氢、催化、粉末冶金、3D打印等领域具有很好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的CoTi枝晶的扫描电镜照片；图2为本专利技术实施例1所制备的CoTi枝晶的扫描电镜高倍照片；图3为本专利技术实施例1所制备的CoTi枝晶的能谱图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。本专利技术提供的合金粉体材料的制备方法，包括以下步骤：S1，提供(MxTy)aREb合金，其中，M选自Fe、Co、Ni中的至少一种，T选自W、Cr、Mo、V、Ta、Nb、Zr、Hf、Ti中的至少一种，RE选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种，x、y以及a、b分别代表对应组成的原子百分比含量，且33％≤x≤75％，x+y＝100％；0.1％≤a≤40％，a+b＝100％，所述(MxTy)aREb合金的凝固组织由成分为MxTy的弥散颗粒相与成分主要为RE的基体相组成；S2，将所述(MxTy)aREb合金与酸溶液混合，使所述基体相与所述酸溶液反应变成离子进入溶液，所述弥散颗粒相脱离出来，即得到由MxTy组成的合金粉体材料。步骤S1中，所述(MxTy)aREb合金通过以下方式得到：(1)按照配比称取合金原料；(2)将所述合金原料充分熔化得到合金熔体；(3)将合金熔体通过凝固方法制备成所述(MxTy)aREb合金，其中，所述合金熔体的凝固速率为0.001K/s～107K/s。步骤(1)中，按照特定组成与含量配制熔炼(MxTy)aREb合金所需原料。步骤(2)中，由于合金原料熔化得到的合金熔体中存在大量的稀土元素，所以，在熔炼过程中，氧即使进入该合金熔体也会全部被稀土元素迅速“吸收”，形成覆于该合金熔体的表面的致密氧化稀土保护膜，从而隔断氧进一步进入该合金熔体的通道。因此，即使在低真空条件、甚至是大气环境的条件下熔炼该合金，该合金凝固组织中的弥散颗粒相仍然不会被氧污染。所以，所述合金熔体的熔炼过程中的真空度为1×10-4Pa～1.01325×105Pa时，所获得的弥散颗粒相的纯度仍然能够得到保证。此外，稀土元素不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金粉体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供(M

【技术特征摘要】
1.一种合金粉体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供(MxTy)aREb合金，其中，M选自Fe、Co、Ni中的至少一种，T选自W、Cr、Mo、V、Ta、Nb、Zr、Hf、Ti中的至少一种，RE选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种，x、y以及a、b分别代表对应组成的原子百分比含量，且33％≤x≤75％，x+y＝100％；0.1％≤a≤40％，a+b＝100％，所述(MxTy)aREb合金的凝固组织由成分为MxTy的弥散颗粒相与成分主要为RE的基体相组成；
将所述(MxTy)aREb合金与酸溶液混合，使所述基体相与所述酸溶液反应变成离子进入溶液，所述弥散颗粒相脱离出来，即得到由MxTy组成的合金粉体材料。


2.根据权利要求1所述的合金粉体材料的制备方法，其特征在于，所述(MxTy)aREb合金通过以下方式得到：
按照配比称取合金原料；
将所述合金原料充分熔化得到合金熔体；
将合金熔体通过凝固方法制备成所述(MxTy)aREb合金，其中，所述合金熔体的凝固速率为0.001K/s～107K/s。


3.根据权利要求1所述的合金粉体材料的制备方法，其特征在于，所述合金熔体熔炼过程中的真空度为1×10-4Pa～1.01325×105Pa。


4.根据权利要求1所述的金属粉体材料的制备方法，其特征在于，所述弥散颗粒相的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，
申请(专利权)人：刘丽，
类型：发明
国别省市：浙江;33