[發明專利]NiAl金屬間化合物多孔材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200810304720.1
• 申請日: 2008-09-27
• 公開（公告）號: CN101358304A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 高麟;賀躍輝;徐進輝;汪濤
• 申請（專利權）人: 成都易態科技有限公司
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C1/04;C22C19/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所
• 代理人: 武森濤

技術領域

本發明涉及一種NiAl金屬間化合物多孔材料及其制備方法，屬于無機材料領域。?

背景技術

具有三維連通孔隙的多孔材料器件廣泛地應用于冶金、化工、制藥、海水淡化粗濾、固體燃料電池、水凈化、環保、能源等各種工程技術領域。目前使用的多孔材料主要有無機多孔材料和有機多孔材料兩大類，其中，無機多孔材料由于具有相對高的力學性能、相對較好的耐熱性能和抗環境腐蝕性能等優點，而得到廣泛的應用。無機多孔材料按照材料種類又可分為金屬多孔材料和陶瓷多孔材料兩種。陶瓷多孔材料的高溫抗氧化性能和力學性能優異，抗酸、堿等介質的腐蝕性能較好；但是，其室溫脆性嚴重、抗熱震性能差，不能進行機加工和焊接聯接。金屬多孔材料具有高的室溫力學性能、良好的加工工藝性能等優點，然而，金屬多孔材料存在抗腐蝕性能低、高溫下抗氧化性能差和力學性能低等缺陷。因此為各領域提供一種綜合性具有良好的力學性能、加工工藝性能，并具有優異的抗腐蝕性能和高溫下抗氧化性能的多孔材料，是多孔材料領域的研究方向。?

NiAl金屬間化合物是一種輕質高溫結構材料，具有B2結構的長程有序結構和特殊的化學鍵，具有低密度(僅為Ni基高溫合金密度的2/3)、高熔點(高達1638℃、高的導熱率(76W/(m.K))、優良的高溫力學性能、抗酸堿腐蝕性能、抗高溫氧化性能以及良好的催化性能。但由于NiAl金屬間化合物致密材料具有低溫脆性，導致其致密體材料至今仍未能在高溫結構領域得到實際應用。?

CN1584083A公開了一種Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，它是采用Ni(70-80％)、Al(15-25％)、Co(2-8％)、Fe(1-5％)、Cu(1-5％)、NiAl(1-10％)的粉末混合后在磨具中通電加熱反應制得。反應原料采用了多種元素，并加入了NiAl(1-10％)為稀釋劑，多孔材料成分復雜，同時工藝復雜，成本較高。?

目前為止，未見僅采用Ni、Al粉末制成的鎳鋁金屬間化合物多孔材料的報道。?

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種綜合性能好的NiAl金屬間化合物多孔材料。?

該NiAl金屬間化合物多孔材料具有三維立體連同的網絡孔隙，其中Ni、Al重量配比為?Ni∶Al＝60～90∶10～40。?

進一步的，為了使NiAl金屬間化合物多孔材料的性能更好，上述Ni、Al重量配比優選為Ni∶Al＝64～86∶14～36。?

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種低能耗、無污染的NiAl金屬間化合物多孔材料的制備方法，包括以下步驟：?

a、混合：按重量配比將Ni、Al粉末機械混合；其中，Ni、Al粉末的平均粒徑皆為5～100μm；?

b、成型：模壓成型；?

c、真空燒結：真空度為1.0～1.0×10^-2Pa，950～1250℃溫度最終燒結，控制的加熱過程中發生固態偏擴散-反應合成，冷卻即得NiAl金屬間化合物多孔材料。?

其中，上述NiAl金屬間化合物多孔材料的制備方法的b步驟模壓成型的壓力為80～400MPa，進一步的，b步驟模壓成型采用粉末冶金壓制方式壓制成片狀坯或冷等靜壓方式制成管狀坯。?

其中，上述NiAl金屬間化合物多孔材料的制備方法的c步驟真空燒結是通過分段式真空無壓燒結，首先以1～5℃/min的速度升溫，并在450～600℃之間保溫60～120min，隨后以5～10℃/min的速率升至950～1250℃，保溫15～120min，然后隨爐冷卻即得NiAl金屬間化合物多孔材料。?

由于Ni、Al元素粉末反應過程是一個較為劇烈的放熱過程，在采用這種粉末冶金工藝制備NiAl金屬間化合物多孔材料時，需要控制合適的升溫速率、燒結溫度等參數，來抑制反應的劇烈程度。否則，劇烈的反應將產生大的應力，導致燒結坯體的開裂或變形。多孔材料的孔結構定義為孔隙度、孔徑等參數。根據粉末冶金基本原則，材料的孔隙度是與燒結溫度有關的，燒結溫度越高，時間越長，孔隙度由于材料表面積減小的燒結驅動力的影響，會逐步減小，同時，存在小孔隙減少大孔隙長大的趨勢；但是，材料的組織均勻化是需要一定溫度和時間的。這樣就存在一個均勻化和孔隙度之間的矛盾，于是可以通過控制燒結參數來控制孔隙度等孔結構參數。通過燒結工藝的控制，達到材料形狀不變形開裂，同時在保證材料組織均勻化的同時，保證材料有盡可能大的孔隙度和合適的孔徑。總之，通過分段式真空無壓燒結能夠有效地控制多孔材料的宏觀外形和微觀孔結構。?

與現有的技術相比，本發明具有以下優點：?