大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法，其材料的成分为Fe?70-80％、Al?10-15％、Cr?5-20％；其方法的步骤为：首先按比例称取反应物料；其次将称取的粉末干磨8～16小时，然后将混合好的反应物料装入模具中在30～60MPa的压力下压制成坯体；将压好的1～2公斤坯体装入反应器中并放入引燃剂；然后在室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气后加热，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，充入3～6MPa的氩气继续加热。当温度达到260-320℃时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应，反应熔体原位沉积在高导热大尺寸铜模中，反应可在几十秒内完成；最后将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入箱式电阻炉中进行800～1000℃等温处理8-24小时后，得到该材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及Fe-Al-Cr材料制备方法。
技术介绍
金属间化合物的室温脆性阻碍了其广泛的应用，而纳米化和合金化是解决室温脆性的有效途径。目前块体纳米晶材料的制备方法主要有由小到大法和由大到小法两种，即由纳米粉体经压实烧结得到块体材料的高能耗、高成本的方法，或者由块体材料经过非晶晶化或者大塑性变形等得到纳米晶材料的方法，但这些方法只适用于几种材料并且无法进行放大化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法。本专利技术是大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法，其材料的成分为Fe 70-80％、Al 10-15％、Cr 5-20％；材料的直径可以达到150～200mm，厚度达到8～12mm；材料中纳米晶相的晶粒尺寸在5～80nm之间，其中小于30nm的纳米晶占70～75％以上；微米晶相以条状形式分布，长度为0.5～10μm；维氏硬度值为2.5～3.0GPa；屈服强度为680～810Mpa。其制备方法的步骤为：(1)按照三氧化二铁、铝、铬的质量比为24～7∶11～3.5∶0.8～1.2的比例称取反应物料；(2)将称取的粉末在球磨机中干磨8-16小时，然后将混合好的反应物料装入不锈钢模具中用压力机在30-60MPa的压力下压制成坯体；将压好的1～2公斤坯体装入反应器中并放入引燃剂，引燃剂占反应物料质量百分比的r>0.1-0.2％；(3)室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气后加热，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，然后充入3～6MPa的氩气继续加热。当温度达到260-320℃时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应，反应熔体原位沉积在高导热大尺寸铜模中。反应可在几十秒内完成，反应产物在氩气保护下随炉冷却。室温后取出材料，将表面覆盖的副产物Al2O3剥离去除；(4)将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入箱式电阻炉中进行800～1000℃等温处理8-24小时后，制备得到大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。本专利技术的有益之处是低能耗、低成本、高效率，并可工业化生产的制备大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。本专利技术得到的大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料直径可以达到150-200mm，厚度达到8-12mm。经X射线衍射技术和透射电镜表征，该材料具有Fe3Al无序体心立方结构，无其他杂质相。纳米晶相的晶粒尺寸介于5-80nm之间，其中小于30nm的纳米晶占70-75％以上。微米晶相以条状形式分布，长度为0.5-10μm。对大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料经行了维氏硬度与室温压缩性能测试。硬度测试条件为：载荷198g，保压时间15s。压缩强度试样尺寸：直径5mm高度5mm的圆柱，压头位移速度为0.1mm/min。大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的维氏硬度值为2.5-3.0GPa，屈服强度为680-810MPa。具体实施方式实施例1：按照三氧化二铁∶铝∶铬的质量比为22∶11∶1.2称取反应物料，将称好的粉末在球磨机中干磨8小时，然后将混合好的反应物料装入不锈钢模具中用压力机在40MPa的压力下压制成反应坯体。将1公斤反应坯体放入反应器的铜模内，坯体下部放置引燃剂(占反应物料质量百分比的0.2％，硫∶铝∶二氧化锰∶硝酸钾的质量比为1.25∶1∶1∶2)。室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，然后充入3MPa的氩气继续加热。当温度达到260℃左右时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应。反应可在几十秒钟内完成，反应产物在氩气保护下随炉冷却到室温后取出，将表面覆盖的副产物Al2O3剥离去除。将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入热处理炉中经800℃，24小时等温处理后，制备得到大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。经X射线衍射技术和透射电镜表征，该材料具有Fe3Al无序体心立方结构，无其他杂质相。纳米晶相的晶粒尺寸介于8-70nm之间，其中小于30nm的纳米晶占70％以上。微米晶相以条状形式分布，长度为0.5-8μm。大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的维氏硬度值为2.6GPa，屈服强度为690MPa。实施例2：按照三氧化二铁∶铝∶铬的质量比为11∶5∶1称取反应物料，将称好的粉末在球磨机中干磨8小时，然后将混合好的反应物料装入不锈钢模具中用压力机在60MPa的压力下压制成反应坯体。将1.5公斤反应坯体放入反应器的铜模内，坯体下部放置引燃剂(占反应物料质量百分比的0.13％，硫∶铝∶二氧化锰∶硝酸钾的质量比为1.25∶2∶1∶2)。室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，然后充入5MPa的氩气继续加热。当温度达到260℃左右时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应。反应可在几十秒钟内完成，反应产物在氩气保护下随炉冷却到室温后取出，将表面覆盖的副产物Al2O3剥离去除。将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入热处理炉中经900℃，12小时等温处理后，制备得到大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。经X射线衍射技术和透射电镜表征，该材料具有Fe3Al无序体心立方结构，无其他杂质相。纳米晶相的晶粒尺寸介于5-70nm之间，其中小于30nm的纳米晶占75％以上。微米晶相以条状形式分布，长度为0.5-10μm。大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的维氏硬度值为2.6GPa，屈服强度为780MPa。实施例3：按照三氧化二铁∶铝∶铬的质量比为7∶3∶0.8称取反应物料，将称好的粉末在球磨机中干磨8小时，然后将混合好的反应物料装入不锈钢模具中用压力机在50MPa的压力下压制成反应坯体。将2公斤反应坯体放入反应器的铜模内，坯体下部放置引燃剂(占反应物料质量百分比的0.1％，硫∶铝∶二氧化锰∶硝酸钾的质量比为1.25∶3∶1∶2)。室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，然后充入6MPa的氩气继续加热。当温度达到260℃左右时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应。反应可在几十秒钟内完成，反应产物在氩气保护下随炉冷却到室温后取出，将表面覆盖的副产物Al2O3剥本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．大尺寸块体微米晶／纳米晶双相Ｆｅ－Ａｌ－Ｃｒ材料，其特征在于材料的成分为Ｆｅ７０－８０％、Ａｌ １０－１５％、Ｃｒ ５－２０％；材料的直径可以达到１５０～２００ｍｍ，厚度达到８～１２ｍｍ；材料中纳米晶相的晶粒尺寸在５～８０ｎｍ之间，其中小于３０ｎｍ的纳米晶占７０～７５％以上；微米晶相以条状形式分布，长度为０．５～１０μｍ；维氏硬度值为２．５～３．０ＧＰａ；屈服强度为６８０～８１０Ｍｐａ。
【技术特征摘要】
1.大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料，其特征在于材料的成分为Fe
70-80％、Al 10-15％、Cr 5-20％；材料的直径可以达到150～200mm，厚度达
到8～12mm；材料中纳米晶相的晶粒尺寸在5～80nm之间，其中小于30nm的
纳米晶占70～75％以上；微米晶相以条状形式分布，长度为0.5～10μm；维氏硬
度值为2.5～3.0GPa；屈服强度为680～810Mpa。
2.大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的制备方法，其步骤为：
(1)按照三氧化二铁、铝、铬的质量比为24～7∶11～3.5∶0.8～1.2的比例
称取反应物料；
(2)将称取的粉末干磨8～16小时，然后将混合好的反应物料装入模具中
在30～60MPa的压力下压制成坯体；将压好的1～2公斤坯体装入反应器中并放
入引燃剂，引燃剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：喇培清，刘雪梅，王鸿鼎，魏玉鹏，卢学峰，郭鑫，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：62
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