层状FeAl基复合材料板材的制备方法技术

层状FeAl基复合材料板材的制备方法，它涉及一种复合材料板材的制备方法。本发明专利技术解决了现有铁铝金属间化合物室温脆性大、强度差的问题。制备方法如下：将铝基体粉和陶瓷颗粒混合均匀、冷压成型，然后放入真空热压炉中，得到陶瓷颗粒增强铝基复合材料毛坯，将陶瓷颗粒增强铝基复合材料毛坯轧制成薄板与纯铁板交替层叠经过热压、热轧和热处理，得到层状FeAl基复合材料板材。本发明专利技术制备的复合材料的界面较为平直，结合较好，复合材料板材断室温弯曲强度可达1132MPa，大约为基体的1.4倍。在750℃时，其屈服强度比基体有较大幅度的提高，提高幅度大约为26％。

Method for preparing layered FeAl base composite material plate

The invention relates to a method for preparing a layered FeAl base composite material plate, which relates to a preparation method of composite material plate. The invention solves the problems that the existing iron aluminum intermetallic compound has large brittleness at room temperature and poor strength. The preparation method is as follows: aluminum powder and ceramic particle mixing, cold pressing, and then placed in a vacuum hot pressing furnace, get blank ceramic particle reinforced aluminum matrix composites, ceramic particle reinforced aluminum matrix composite billet rolled into sheet and pure iron are alternately laminated by hot pressing, rolling and heat treatment by layered plate FeAl matrix composites. The composite material prepared by the invention has a relatively flat interface and a good combination, and the bending strength of the composite material plate can reach 1132MPa at room temperature, which is about 1.4 times of that of the matrix. In 750 degrees, the yield strength of the matrix is improved greatly, the increase of approximately 26%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合材料板材的制备方法。
技术介绍
Fe-Al金属间化合物O^eAl和!^e3Al)原料丰富、成本低廉、密度低、比强度高、耐磨 性好、抗氧化(硫化)、抗腐蚀性优异，作为新一代中高温结构材料和不锈钢替代材料，在熔 炉装置、热交换管道、汽车阀门、熔盐设备构件等高温恶劣环境中的应用有着广阔前景。但 是，迄今为止，FeAl合金尚未实现大规模的工业应用，主要原因在于铁铝金属间化合物的 两大缺点尚未得到根本解决，即室温脆性大，且Al含量越高，由晶界弱化造成的脆性越严 重，加工困难；温度超过600°C后强度急剧下降，抗蠕变性能差，高温应用极限不高。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是为了解决现有铁铝金属间化合物室温脆性大、强度差的 问题，提供了一种层状i^eAl基复合材料板材的制备方法。本专利技术层状!^Al基复合材料板材的制备方法如下一、将80 95体积份数的铝 基体粉和5 20体积份数的陶瓷颗粒加到混粉机中，通过球磨混粉得到混合均勻的原料粉 体；二、将混合均勻的原料粉体装入石墨模具内，冷压成型，然后将冷压成型的材料放入真 空热压炉中，在真空度为0. 011 0. 03Pa、温度为500°C 630°C、压力为15MPa !35MPa的 条件下，保持压力60min 120min，然后冷却至室温，退模，得到陶瓷颗粒增强铝基复合材 料毛坯；三、在300°C 600°C的条件下，将陶瓷颗粒增强铝基复合材料毛坯轧制成薄板，然 后进行退火处理，得到厚度为0. 2mm 2mm的陶瓷颗粒增强铝基复合材料板；四、将陶瓷颗 粒增强铝基复合材料板与纯铁板交替层叠，然后在300°C 600°C、压力为30Mpa的条件下， 热压池，得热压多层复合板材，然后在20°C 600°C条件下，对得到的热压多层复合板材进 行热轧处理，得到厚度为3mm 8mm的铁铝复合板；五、将铁铝复合板在真空度为0. 01 0. 03Pa、压力为5MPa 25MPa、温度为800°C 1400°C条件下进行热处理IOh 40h，得到 层状 ^ΑΙ基复合材料板材；步骤一中所述铝基体粉为铝粉或铝合金粉，所述铝粉的平均粒 径为20μπι 30μπι，纯度为99% (质量)；步骤一中所述陶瓷颗粒为氧化锆、二硼化钛或 碳化硅颗粒，陶瓷颗粒的平均粒径为3 μ m 10 μ m ；步骤四中所述纯铁板的纯度大于99% (质量)。本专利技术利用铁铝之间的化学反应，通过轧后热处理，原位合成 ^Α1(Β》合金，得 到层状且组织致密的 ^ΑΙ基复合材料板材，扩大了其应用领域。本方法不仅工艺简单，且 生产成本低，可有望用于航空航天、汽车工业、能量转换系统等领域。本专利技术制备的复合材料的界面较为平直，结合较好，复合材料板材断室温弯曲强 度可达1132MPa，大约为基体的1.4倍。在750°C时，其屈服强度比基体有较大幅度的提高， 提高幅度大约为26%。附图说明图1是具体实施方式十中所得层状!^Al基复合材料板材的形貌照片。 具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的 任意组合。具体实施方式一本实施方式制备方法如下一、将80 95体积份数的铝基体 粉和5 20体积份数的陶瓷颗粒加到混粉机中，通过球磨混粉得到混合均勻的原料粉体； 二、将混合均勻的原料粉体装入石墨模具内，冷压成型，然后将冷压成型的材料放入真空热 压炉中，在真空度为0. OlPa 0. 031 、温度为500°C 630°C、压力为15MPa !35MPa的条 件下，保持压力60min 120min，然后冷却至室温，退模，得到陶瓷颗粒增强铝基复合材料 毛坯；三、在300°C 600°C的条件下，将陶瓷颗粒增强铝基复合材料毛坯轧制成薄板，然后 进行退火处理，得到厚度为0. 2mm 2mm的陶瓷颗粒增强铝基复合材料板；四、将陶瓷颗粒 增强铝基复合材料板与纯铁板交替层叠，然后在300°C 600°C、压力为30Mpa的条件下，热 压池，得热压多层复合板材，然后在20°C 600°C条件下，对得到的热压多层复合板材进行 热轧处理，得到厚度为3mm 8mm的铁铝复合板；五、将铁铝复合板在真空度为0. OlPa 0. 03Pa、压力为5MPa 25MPa、温度为800°C 1400°C条件下进行热处理IOh 40h，得到 层状 ^ΑΙ基复合材料板材；步骤一中所述铝基体粉为铝粉或铝合金粉，所述铝粉的平均粒 径为20μπι 30μπι，纯度为99% ；步骤一中所述陶瓷颗粒为氧化锆、二硼化钛或碳化硅颗 粒，陶瓷颗粒的平均粒径为3 μ m 10 μ m ；步骤四中所述纯铁板的纯度大于99%。本实施方式利用铁铝之间的化学反应，通过轧后热处理，原位合成 ^ΑΙ (B2)合 金，得到层状且组织致密的 ^ΑΙ基复合材料板材。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将85体积份 数的铝基体粉和15体积份数的陶瓷颗粒加到混粉机中，通过球磨混粉得到混合均勻的原 料粉体。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤二中在真 空度为0. OlPa、温度为600°C、压力为25MPa的条件下，保持压力120min。其它与具体实施 方式一或二之一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤二中在真 空度为0. 031 、温度为550°C、压力为20MPa的条件下，保持压力60min。其它与具体实施方 式一或二之一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤三中在 200°C的条件下，将陶瓷颗粒增强铝基复合材料毛坯轧制成薄板。其它与具体实施方式一或 二之一相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤四中在 350°C、压力为30Mpa的条件下，热压池，得热压多层复合板材。其它与具体实施方式一或二 之一相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤五中将铁 铝复合板在真空度为0. 02Pa、压力为20MPa、温度为1000°C条件下进行热处理30h，得到层Wi^eAl基复合材料板材。其它与具体实施方式一或二之一相同。具体实施方式八本实施方式层Wi^eAl基复合材料板材的制备方法如下一、将 80体积份数的铝基体粉和20体积份数的陶瓷颗粒加到混粉机中，通过球磨混粉得到混合 均勻的原料粉体；二、将混合均勻的原料粉体装入石墨模具内，冷压成型，然后将冷压成型 的材料放入真空热压炉中，在真空度为0. OlPa、温度为500°C、压力为15MPa的条件下，保 持压力60min，然后冷却至室温，退模，得到陶瓷颗粒增强铝基复合材料毛坯；三、在300°C 的条件下，将陶瓷颗粒增强铝基复合材料毛坯轧制成薄板，然后进行退火处理，得到厚度为 0. 2mm的陶瓷颗粒增强铝基复合材料板；四、将陶瓷颗粒增强铝基复合材料板与纯铁板交 替层叠，然后在300°C、压力为30Mpa的条件下，热压池，得热压多层复合板材，然后在20°C 条件下，对得到的热压多层复合板材进行热轧处理，得到厚度为3mm的铁铝复合板；五、将 铁铝复合板在真空度为0. OlPa、压力为5MPa、温度为800°C条件下进行热处理10本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．层状ＦｅＡｌ基复合材料板材的制备方法，其特征在于层状ＦｅＡｌ基复合材料板材的制备方法如下：一、将８０～９５体积份数的铝基体粉和５～２０体积份数的陶瓷颗粒加到混粉机中，通过球磨混粉得到混合均匀的原料粉体；二、将混合均匀的原料粉体装入石墨模具内，冷压成型，然后将冷压成型的材料放入真空热压炉中，在真空度为０．０１Ｐａ～０．０３Ｐａ、温度为５００℃～６３０℃、压力为１５ＭＰａ～３５ＭＰａ的条件下，保持压力６０ｍｉｎ～１２０ｍｉｎ，然后冷却至室温，退模，得到陶瓷颗粒增强铝基复合材料毛坯；三、在３００℃～６００℃的条件下，将陶瓷颗粒增强铝基复合材料毛坯轧制成薄板，然后进行退火处理，得到厚度为０．２ｍｍ～２ｍｍ的陶瓷颗粒增强铝基复合材料板；四、将陶瓷颗粒增强铝基复合材料板与纯铁板交替层叠，然后在３００℃～６００℃、压力为３０Ｍｐａ的条件下，热压３ｈ，得热压多层复合板材，然后在２０℃～６００℃条件下，对得到的热压多层复合板材进行热轧处理，得到厚度为３ｍｍ～８ｍｍ的铁铝复合板；五、将铁铝复合板在真空度为０．０１Ｐａ～０．０３Ｐａ、压力为５ＭＰａ～２５ＭＰａ、温度为８００℃～１４００℃条件下进行热处理１０ｈ～４０ｈ，得到层状ＦｅＡｌ基复合材料板材；步骤一中所述铝基体粉为铝粉或铝合金粉，所述铝粉的平均粒径为２０μｍ～３０μｍ，纯度为９９％；步骤一中所述陶瓷颗粒为氧化锆、二硼化钛或碳化硅颗粒，陶瓷颗粒的平均粒径为３μｍ～１０μｍ；步骤四中所述纯铁板的纯度大于９９％。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范国华，闫旭东，耿林，王庆伟，逄锦程，郑镇洙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93