一种多孔NiAl金属间化合物的制备方法，属于多孔材料领域。将镍铝合金按一定的质量百分比配料，加热至熔化、保温后加入SiC纤维，然后将合金熔体降温到液固两相区保温，最后将保温得到的半固态合金减压分离液相，冷却后得到多孔NiAl金属间化合物，产品形状易于控制，组织成分单一、均匀，孔结构可控。本发明专利技术提供的制备方法具有、高效、低成本、可实现工业生产的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种MAl多孔金属间化合物的液固相控制分离制备工艺方法，属于多孔材料领域。
技术介绍
多孔MAl金属间化合物，其基体MAl金属间化合物具有优异的高温抗氧化性，其抗氧化极限可达1250 °C,NiAl金属间化合物还具有优于不锈钢的抗蚀性能，将Ni-Al制备成多孔材料后，在航空航天轻质高温结构材料、汽车尾气处理、工业废水处理、催化剂载体等领域有广泛的应用前景。目前公知的多孔Ni-Al金属间化合物的制备主要有自蔓延高温合成(SHS)及混合粉末偏扩散反应合成烧结方法。SHS技术由于Ni-Al合金液相线和固相线的距离较大，合金的成分过冷区较大， 倾向于形成枝晶，枝晶间的液体易被封闭而产生闭孔；此外，由于反应时间短，不易获得单相的Ni-Al金属间化合物。混合粉末偏扩散反应合成烧结的工艺过程及原理为镍粉和铝粉均勻混料，混合粉压制成坯后进行真空烧结，通过烧结过程中的Kirkendal偏扩散效应，实现多孔化，该制备方法的不足体现在(1)以粉末为原料，且需要真空烧结，粉末冶金过程本身的不足，使制备过程复杂、成本较高，所制备材料体积及产量有限；(2)烧结体的宏观尺寸膨胀，该体积膨胀对于制备复杂构件时有不良影响；(3)获得的多孔M-Al金属间化合物相结构不均勻，会同时出现NiAl及NiAl相，如要消除相不均一现象，则需要长时间的高温扩散处理。
技术实现思路
本专利技术从熔体途径出发，克服了现有技术的不足，提供了一种熔体液固相控制分离的方法制备多孔MAl金属间化合物。本专利技术的技术方案是将镍铝合金按一定的质量百分比配料，加热至熔化、保温后加入SiC纤维，然后将合金熔体降温到液固两相区保温，最后将保温得到的半固态合金减压分离液相，冷却后得到多孔NiAl金属间化合物。本专利技术提供了一种多孔MAl金属间化合物的制备方法，其具体制备步骤如下 (如图1所示)(1)镍-铝合金熔体的制备采用工业纯镍及工业纯铝为原料(工业纯镍的纯度一般 99. 0 99. 80%，工业纯铝的纯度一般为纯度为99. 50 99. 90%)，按照工业纯镍的质量百分比为66 73%，工业纯铝的质量百分比为27 34%配制镍-铝合金，将配料后的工业纯镍和工业纯铝加热到1640 1720°C熔化、保温30min.，获得镍-铝合金熔体；(2)镍-铝合金熔体的液固相控制向步骤(1)制得的镍-铝合金熔体中加入熔体体积含量2 4%的SiC纤维，以500 1000转/分的搅拌速度搅拌3_5分钟，使SiC纤维均勻分散在镍-铝合金熔体中；将含SiC纤维的镍-铝合金熔体温度降低到1585 1600°C并保温20分钟，β'固相(NiAl相)在SiC纤维基底上形核生长，形成纤维状β ‘固相和液相共存的半固态镍-铝合金；(3)半固态镍-铝合金的液相分离将步骤(2)中制得的半固态铁-铝合金置于气压为 1X10_3 lX10_4atm的条件下，液相在负压作用下从纤维状β ‘固相中分离，留下纤维状 β ‘固相骨架，然后在冷却速度为5 15°C /min条件下缓冷至常温即得到多孔NiAl金属间化合物，被分离去除的液相体积百分比即为孔隙率所述SiC纤维的直径为0. 5 2 μ m，SiC纤维的长度为1 3cm。所述形成纤维状β ‘固相的体积百分比为50% 60%。本专利技术的原理1、镍-铝合金熔体的液固相控制原理(1)合金成分及温度控制由Ni-Al合金二元相图(图1)可见，可形成NiAl金属间化合物的成分范围为镍的质量百分比为66 73%，铝的质量百分比为23-34%，该成分范围的合金处于液-固两相区的温度为1580 1620°C。(2)液固相体积含量控制镍-铝合金熔体中，当化学成分一定时，在一定温度下， 合金处于液-固两相区，此时，液固相的体积百分含量可通过杠杆定律确定，通过成分及温度的调控可实现固相体积百分含量的控制，液相体积百分含量即为孔隙率，以此实现多孔 NiAl金属间化合物的孔隙率控制。(3)固相形态控制液固相体积含量确定的半固态合金中，固相形态通常为枝条状等，受合金成分均勻性和温度场的影响，往往不易控制且易在枝晶交接处形成闭孔。本专利技术利用晶体凝固的非均勻形核原理-即固相优先在已有的固态基体上形核，使先析出β'相 (NiAl相)优先在SiC纤维基体上形核并生长，从而获得纤维多孔NiAl固相骨架和期间的液相共存的半固态镍-铝合金。2、半固态镍-铝合金的液相分离原理图2为负压渗流装置示意图，β'固相(NiAl相)和液相共存的半固态镍-铝合金中， 由于液相具有一定流动性，可在负压作用下从固相纤维骨架中透过多孔板析出，从而实现固-液相的分离。本专利技术的优点及积极效果1.产品形状易于控制，组织成分单一、均勻，孔结构可控。2.本专利技术的制备方法具有短流程、低成本、高效率等优点。3.得到的多孔NiAl金属间化合物的孔隙率达到50%以上。附图说明图1为本专利技术原理的Ni-Al合金二元相图。图2为本专利技术负压渗流装置示意图。图3为本专利技术工艺流程图。具体实施例方式实施例1 (1)镍-铝合金熔体的制备采用工业纯镍及工业纯铝为原料，按照工业纯镍的质量百分比为66%，工业纯铝的质量百分比为34%配制镍-铝合金，将配料后的工业纯镍和工业纯铝加热到1640°C 熔化、保温30min.，获得镍-铝合金熔体；(2)镍-铝合金熔体的液固相控制向步骤(1)制得的镍-铝合金熔体中加入熔体体积含量1的SiC纤维(SiC纤维的直径为0. 5 μ m，SiC纤维的长度为1cm)，以1000转/分的搅拌速度搅拌3分钟，使SiC纤维均勻分散在镍-铝合金熔体中；将含SiC纤维的镍-铝合金熔体温度降低到1585°C并保温20分钟，β ‘固相(NiAl相)在SiC纤维基底上形核生长，形成纤维状β ’固相(体积百分比为50%)和液相共存的半固态镍-铝合金；(3)半固态镍-铝合金的液相分离将步骤(2)中制得的半固态铁-铝合金置于负压渗流装置，抽气使负压渗流装置内的气压减小到1 X 10-3atm,液相在负压作用下从纤维状 β ‘固相中分离，留下纤维状β ‘固相骨架，然后在冷却速度为5°C /min条件下缓冷至常温即得到孔隙率为50%的多孔MAl金属间化合物。(如图2所示)实施例2 (1)镍-铝合金熔体的制备采用工业纯镍及工业纯铝为原料，按照工业纯镍的质量百分比为68%，工业纯铝的质量百分比为3 配制镍-铝合金，将配料后的工业纯镍和工业纯铝加热到1650°C熔化、保温30min.，获得镍-铝合金熔体；(2)镍-铝合金熔体的液固相控制向步骤(1)制得的镍-铝合金熔体中加入熔体体积含量3%的SiC纤维(SiC纤维的直径为1 μ m, SiC纤维的长度为2cm)，以700转/分的搅拌速度搅拌4分钟，使SiC纤维均勻分散在镍-铝合金熔体中；将含SiC纤维的镍-铝合金熔体温度降低到1615°C并保温20分钟，β'固相(NiAl相)在SiC纤维基底上形核生长，形成纤维状β ’固相(体积百分比为55%)和液相共存的半固态镍-铝合金；(3)半固态镍-铝合金的液相分离将步骤(2)中制得的半固态铁-铝合金置于负压渗流装置，抽气使负压渗流装置内的气压减小到5X 10_4atm，液相在负压作用下从纤维状 β ‘固相中分离，留下纤维状β ‘固相骨架，然后在冷却速度为10°C本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种多孔ＮｉＡｌ金属间化合物的制备方法，其特征在于：将镍铝合金按一定的质量百分比配料，加热至熔化、保温后加入ＳｉＣ纤维，然后将合金熔体降温到液固两相区保温，最后将保温得到的半固态合金减压分离液相，冷却后得到多孔Ｆｅ３Ａｌ金属间化合物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：左孝青，陆建生，周芸，刘荣佩，杨滨，陈冬华，陈显宁，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53
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