Al金屬間化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種制備多孔Ti3Al金屬間化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦鋁金屬間化合物主要有Ti3Al、TiAl3、γ-TiAl三種金屬間化合物，Ti3Al金屬間化合物具有較低的密度，較高的高溫強度、抗氧化和抗腐蝕能力，已經(jīng)進入實用化階段，如制備成多孔材料，將拓寬高溫合金應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]目前，常用粉末冶金法制備多孔鈦鋁金屬間化合物。粉末冶金傳統(tǒng)的方法是添加造孔劑(如碳酸銨和尿素或少量的TiH2)進行造孔，可獲得高孔隙率的材料;而新的粉末冶金元素粉末反應(yīng)合成法不需添加其他造孔劑，利用Ti和Al金屬元素間反應(yīng)過程Kirkendal I效應(yīng)進行反應(yīng)造孔，但空隙量較少。無論新舊粉末冶金法都需要Ti和Al的混粉、壓實和燒結(jié)，相對而言，這種制備方法所用鈦粉造價太高，工序較復(fù)雜，能耗較高，成本較貴。
[0004]現(xiàn)在，壓力浸滲通過鋁液浸滲到球形鈦粉中來制備鈦鋁金屬間化合物的致密材料，并需在真空熱壓燒結(jié)爐中鋼模具內(nèi)進行加壓燒結(jié)完成的。相對而言，這種制備致密材料的方法所用球形鈦粉造價太高，成本較貴。此外，TiH2開始分解的溫度在400°C左右，低于鋁合金的熔點，使發(fā)泡效果嚴(yán)重受損。至今，利用TiH2作為發(fā)泡劑通過無壓浸滲制備多孔鈦鋁金屬間化合物未見報道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明為了解決上述存在的問題，而提供了一種Al合金無壓浸滲TiH2粉末制備多孔T i 3A1金屬間化合物的方法。
[0006]本發(fā)明的一種Al合金無壓浸滲TiH2粉末制備多孔Ti3Al金屬間化合物的方法，它是按照以下步驟進行的:
[0007]一、按質(zhì)量百分含量分別稱取20.0?23.6 %的Al_12Si合金塊和80.0?76.4%的TiH2粉末;
[0008]二、多孔TiH2預(yù)制體的制備:將TiH2粉末放入箱式電阻爐，加熱到350?450°C，保溫10?30min進行氧化處理;將氧化處理后TiH2粉末直接堆積到坩禍中振實，形成松裝結(jié)構(gòu)的多孔TiH2預(yù)制體;其中，多孔TiH2預(yù)制體孔隙率控制在29.0?33.4%；
[0009]三、低溫?zé)o壓浸滲造孔:將Al_12Si合金塊置于步驟二坩禍內(nèi)的多孔TiH2預(yù)制體上，再將整個坩禍放入真空爐中，抽真空至0.01?0.0OlMPa后，以20?40°C/min升溫至620?690°C，保溫I?3h，形成多孔材料；
[0010]四、高溫?zé)崽幚?將步驟三的多孔材料，隨爐升溫到1100?1300°C，保溫I?3h，獲得所述的的多孔Ti3Al金屬間化合物。
[0011]本發(fā)明包含以下有益效果:
[0012]本發(fā)明提供Al合金無壓浸滲TiH2粉末制備多孔TiAl金屬間化合物，目的如下:
[0013]1、本發(fā)明采用原材料只有TiH2和Al合金兩種，一方面TiH2分解成鈦和氫氣進行造孔，另一方面TiH2分解成的鈦和Al合金反應(yīng)合成鈦鋁金屬間化合物同時，并導(dǎo)致Kirkendall效應(yīng)造孔，從而制備出高孔隙率的多孔鈦鋁金屬間化合物；
[0014]2、本發(fā)明采用不規(guī)則的TiH2粉末代替價格昂貴的球形鈦粉末，一方面可以降低原材料費用，并通過對TiH2粉末預(yù)處理，緩解TiH2粉末過早分解，以期獲得高孔隙多孔材料；
[0015]3、本發(fā)明不僅可以避免粉末冶金法中原材料混粉和壓實等復(fù)雜工序，而且無需壓力浸滲而省去真空熱壓燒結(jié)爐和鋼模具，只要一臺真空爐和坩禍，直接通過毛細(xì)管力使液態(tài)鋁自發(fā)浸滲到松裝的TiH2粉末中，從而得到了無壓浸滲制備的多孔鈦鋁金屬間化合物，所以降低原材料和輔助裝置成本，簡化制備工序，容易操作。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1的TiH2粉末電鏡圖；
[0017]圖2為實施例1制得的多孔Ti3Al金屬間化合物電鏡圖。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一:本實施方式的一種Al合金無壓浸滲TiH2粉末制備多孔Ti3Al金屬間化合物的方法，它是按照以下步驟進行的:
[0019]一、按質(zhì)量百分含量分別稱取20.0?23.6 %的Al_12Si合金塊和80.0?76.4%的TiH2粉末;
[0020]二、多孔TiH2預(yù)制體的制備:將TiH2粉末放入箱式電阻爐，加熱到350?450°C，保溫10?30min進行氧化處理，形成氧化薄膜;將氧化處理后TiH2粉末直接堆積到坩禍中振實，形成松裝結(jié)構(gòu)的多孔TiH2預(yù)制體，多孔TiH2預(yù)制體孔隙率控制在29.0?33.4%；
[0021]三、低溫?zé)o壓浸滲造孔:將Al_12Si合金塊置于步驟二坩禍內(nèi)多孔TiH2預(yù)制體上，再將整個坩禍放入真空爐中，抽真空至0.01?0.0OlMPa后，以20?40°C/min升溫至620?690°C，保溫I?3h，使TiH2分解成鈦和氫氣進行造孔，而分解得到的鈦和熔化的Al-12Si合金反應(yīng)合成大量的TiAh，并導(dǎo)致Kirkendal I效應(yīng)造孔，從而形成多孔材料；
[0022]四、高溫?zé)崽幚?將步驟三的多孔材料，隨爐升溫到1100?1300°C，保溫I?3h，獲得所述的的多孔Ti3Al金屬間化合物。
[0023]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述的Al_12Si合金塊的質(zhì)量百分含量為20.0?23%;所述的TiH2粉末的質(zhì)量百分含量為80.0?77%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0024]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述的Al_12Si合金塊的質(zhì)量百分含量為20.0?22.6%;所述的TiH2粉末的質(zhì)量百分含量為80.0?77.4%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0025]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述的Al_12Si合金塊的質(zhì)量百分含量為20.0?21.6%;所述的TiH2粉末的質(zhì)量百分含量為80.0?78.4%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0026]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述的Al_12Si合金塊的質(zhì)量百分含量為20.0?20.6%;所述的TiH2粉末的質(zhì)量百分含量為80.0?79.4%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0027]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述的Al_12Si合金塊的質(zhì)量百分含量為20.0?21.0%;所述的TiH2粉末的質(zhì)量百分含量為80.0?79.0%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0028]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述的Al_12Si合金塊的質(zhì)量百分含量為20.0?22.0%;所述的TiH2粉末的質(zhì)量百分含量為80.0?78.0%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0029]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述的Al_12Si合金塊的質(zhì)量百分含量為20.0?23.0%;所述的TiH2粉末的質(zhì)量百分含量為80.0?77.0%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0030]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:多孔TiH2預(yù)制體孔隙率控制在30.0?33.4%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0031]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:多孔TiH2預(yù)制體孔隙率控制在31.0?33.4%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0032]【具體實施方式】十一:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:多孔TiH2預(yù)制體孔隙率控制在32.0?33.4%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0033]【具體實施方式】十二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:多孔TiH2預(yù)制體孔隙率控制在33.0?33.4%。其它與【具體實施方式】一相同。
[0034]【具體實施方式】十三:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟二中將TiH2粉末放入箱式電阻爐，加熱到360?450°C，保溫10?20min進行氧化處理。其它與【具體實施方式】一相同。
[0035]【具體實施方式】十四:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟二中將TiH2粉末放入箱式電阻爐，加熱到370?450°C，保溫10?20min進行氧化處理。其它與【具體實施方式】一相同。
[0036]【具體實施方式】十五:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟二中將TiH2粉末放入箱式電阻爐，加熱到380?450°C，保溫10?20min進行氧化處理。其它與【具體實施方式】一相同。
[0037]【具體實施方式】十六:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟二中將TiH2粉末放入箱式電阻爐，加熱到390?450°C，保溫10?20min進行氧化處理。其它與【具體實施方式】一相同。
[0038]【具體實施方式】十七:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟三中抽真空至
0.01?0.0OlMPa后，以25?40°C/min升溫至650?690°C，保溫I?3h。其它與【具體實施方式】一相同。
[0039]【具體實施方式】十八:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟三中抽真空至
0.01?0.0OlMPa后，以30?40°C/min升溫至650?690°C，保溫I?3h。其它與【具體實施方式】一相同。
[0040]【具體實施方式】十九:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟三中抽真空至
0.01?0.0OlMPa后，以35?40°C/min升溫至650?690°C，保溫I?3h。其它與【具體實施方式】一相同。[0041 ]【具體實施方式】二十:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟三中抽真空至
0.01?0.0OlMPa后，以35?40°C/min升溫至670?690°C，保溫I?3h。其它與【具體實施方式】一相同。
[0042]【具體實施方式】二十一:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟四中隨爐升溫到1200?1300°C，保溫I?3h。其它與【具體實施方式】一相同。
[0043]【具體實施方式】二十二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟四中隨爐升溫到1280?1300°C，保溫I?3h。其它與【具體實施方式】一相同。
[0044]本
【發(fā)明內(nèi)容】
不僅限于上述各實施方式的內(nèi)容，其中一個或幾個【具體實施方式】的組合同樣也可以實現(xiàn)發(fā)明的目的。
[0045]通過以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果:
[0046]實施例1
[0047]本實施例提供了一種制備多孔Ti3Al金屬間化合物，主要包括以下三個步驟:多孔TiH2預(yù)制體制備、低溫?zé)o壓浸滲造孔和高溫?zé)崽幚砣齻€步驟:
[0048]一、按質(zhì)量百分含量分別稱取21.4%的Al-12Si合金塊和78.6%的TiH2粉末(如圖1)，用來制備的多孔Ti3Al金屬間化合；
[0049]二、多孔TiH2預(yù)制體的制備:將T iH2粉末放入箱式電阻爐，加熱到400 °C，保溫20min，形成氧化薄膜;將氧化處理后得到的氧化薄膜