[發(fā)明專利]利用粉末狀原料制作鐵鋁金屬間化合物均質(zhì)多孔材料的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910074201.5
• 申請日: 2009-04-22
• 公開（公告）號: CN101838752A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李玉清
• 申請（專利權(quán)）人: 李玉清
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本方法涉及利用粉末狀原料制作鐵鋁金屬間化合物均質(zhì)多孔材料的方法。是對現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)。

技術(shù)背景

制備鐵鋁合金多孔材料的方法是目前倍受人關(guān)注的課題。特別是隨著目前高速發(fā)展的現(xiàn)代化工業(yè)，帶來的能源浪費和環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。大量的含塵高溫氣體，煤氣、燃?xì)狻煔猓呀?jīng)形成對人類生存的威脅。高污染產(chǎn)業(yè)，鋼鐵、熱電、各色爐窯，形成主要的污染源。治理污染的凈化過濾和除塵工藝或系統(tǒng)中所用傳統(tǒng)工藝和設(shè)備，受到材料特性的限制已經(jīng)完全不能適應(yīng)節(jié)能降耗的形勢要求。解決高性能的多孔材料早已經(jīng)引起科學(xué)界的重視。鐵鋁基金屬間化合物微孔過濾材料的研究已經(jīng)成為關(guān)注的研究對象。FeAI基金屬間化合物由于其良好的耐熱性、優(yōu)良的機(jī)械性能和優(yōu)異的高溫抗氧化和抗硫腐蝕性能近年來受到了世界各國材料研究工作者更多的關(guān)注和應(yīng)用研究。特別是對高溫含塵直接凈化除塵不但可以節(jié)約環(huán)境保護(hù)的成本而且為節(jié)約能源和循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的發(fā)展十分重要。

現(xiàn)有技術(shù)中目前存在的關(guān)鍵不僅僅需要高性能過濾材料，更需要的是產(chǎn)生穩(wěn)定可靠性能的同時，具有簡單易行的生產(chǎn)過程和經(jīng)濟(jì)實惠的生產(chǎn)成本。二十世紀(jì)九十年代后期，針對陶瓷過濾材料存在抗熱震性不好、可靠性不高等問題，西方一些國家開展了具有金屬性質(zhì)的多孔過濾材料的研究和開發(fā)。FeAI合金材料抗高溫氧化、耐硫腐蝕性能突出，適合高溫除塵環(huán)境的應(yīng)用，在鋼鐵、發(fā)電系統(tǒng)引起了廣泛關(guān)注，開展了對FeAI合金的深入研究。

研究結(jié)果現(xiàn)有技術(shù)中基本形成了兩個工藝路線。一個是北京安泰科技的真空熔煉鐵鋁制粉、分級混合、冷壓成形、高溫?zé)Y(jié)的方法。一個是中南大學(xué)的鐵鋁粉分級后直接混合，冷壓成形、保溫處理、高溫?zé)Y(jié)。最終形成具有金屬特性的多孔材料。采用金屬粉末材料直接獲得所需多孔結(jié)構(gòu)可以解決初步加工問題。前者方法生產(chǎn)的的產(chǎn)品強(qiáng)度高，抗高溫氧化性和抗硫腐蝕性能優(yōu)異，過濾效率高、運行阻力低、工藝穩(wěn)定、易于反吹清洗再生、壽命長。鐵鋁基金屬間化合物微孔過濾材料具有實際應(yīng)用的可能。但生產(chǎn)中需要借助真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，采用高壓水霧化制粉導(dǎo)致生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高效率低。大大限制了材料的應(yīng)用領(lǐng)域。中南大學(xué)的技術(shù)方案采用了價格便宜的鐵鋁粉原料直接混配冷靜壓成形，工藝簡單使實用。但是，實驗運行中發(fā)現(xiàn)，在鋁元素向鐵元素團(tuán)中擴(kuò)散的過程是一個快速的放熱過程，不僅僅可以形成有應(yīng)用價值的孔隙，還很容易形成連鎖式反應(yīng)擴(kuò)散造成局部孔隙擴(kuò)展形成為裂紋、形成表面的開裂和內(nèi)部的瑕疵。也可能導(dǎo)致明顯的形變和孔隙不均勻。所導(dǎo)致的結(jié)果是質(zhì)量難以控制，成品率過低、表面質(zhì)量不一至。本申請中的附圖2中就表現(xiàn)了以上的現(xiàn)象。這一技術(shù)缺陷導(dǎo)致了產(chǎn)品質(zhì)量的不可控因素。為了克服以上的技術(shù)缺陷，不得不限制鐵粉和和鋁粉的粒度尺寸，減緩燒結(jié)時溫度上升的速度。即使如此也無法徹底解決產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。加大了生產(chǎn)成本，形成推廣應(yīng)用中最大的質(zhì)量和價格障礙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一個新的利用粉末狀原料制作鐵鋁金屬間化合物均質(zhì)多孔材料的方法。該方法是對現(xiàn)有的工藝：將含鐵鋁成分的粉末按照設(shè)計的重量組分比混合后，首先借助于模壓成形工序制成片狀或成形坯，壓力控制在50～300MPa，或采用冷等靜壓制備管狀型坯，保溫均質(zhì)后，再采緩升溫?zé)o壓燒結(jié)工藝，在950～1250℃下，完成燒結(jié)，氣氛為氫氣或分解氨、或者采用真空燒結(jié)實現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)的定型，所進(jìn)行的重大改進(jìn)，是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，擺脫質(zhì)量、原料和廢品率高的困擾，以簡單、高效、低成本的技術(shù)手段實現(xiàn)鐵鋁合金多孔材料的生產(chǎn)的關(guān)鍵。

本方法所采用的技術(shù)方案中，粉末包括粒度不大于500μm的鐵粉和鋁粉，按照重量百分比86-41％Fe和14～59％Al均勻混合，采用等靜壓或模壓成形，抗氧化的保護(hù)氣氛或真空下燒結(jié)，關(guān)鍵的工藝改進(jìn)在于本方法在成形前對鐵粉和鋁粉的混合粉末進(jìn)行了加熱預(yù)處理工序。