[發(fā)明專利]一種多孔鐵基合金材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010160456.6
• 申請(qǐng)日: 2010-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN101817081A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔國(guó)棟;楊川;高國(guó)慶;吳大興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/11
• 分類號(hào): B22F3/11
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多孔金屬材料，尤其是多孔鐵基合金材料的制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

多孔金屬材料是一類具有明顯孔隙特征并兼有結(jié)構(gòu)材料和功能材料的雙重作用的新型材料。作為結(jié)構(gòu)材料、具有密度小、孔隙率高，比表面積大等特點(diǎn)；作為功能材料，具有減震、吸波、隔音降噪、電磁屏蔽等性能。目前，多孔金屬材料在冶金、化工、醫(yī)藥等行業(yè)以及在國(guó)防軍事上都得到了廣泛的應(yīng)用。研究多孔金屬材料的制備方法和技術(shù)具有良好的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。國(guó)內(nèi)外關(guān)于多孔金屬材料的制備技術(shù)和方法有很多種，但是關(guān)于多孔鐵基合金材料的制備方法和性能的研究較少。由于鐵和鐵合金是應(yīng)用最為廣泛的金屬材料，因此，開展多孔鐵基合金材料制備方法與性能的研究對(duì)發(fā)掘鐵合金的特殊性能和拓展鐵合金的應(yīng)用范圍具有重要意義。目前現(xiàn)有制備多孔鐵基合金材料的方法主要有：金屬沉積法、粉末冶金法和固體-氣體共晶凝固法(GASARS)。以上方法制備工藝復(fù)雜、過程不宜控制，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。在現(xiàn)有中還沒有采用Fe-N合金作為發(fā)泡劑來制備多孔鐵基合金材料的。

發(fā)明內(nèi)容

在多年從事鋼鐵材料表面化學(xué)熱處理及表面復(fù)合防護(hù)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，利用Fe-N合金高溫相變?cè)戆l(fā)明了一種多孔鐵基合金材料的制備方法。發(fā)明的目的是，獲得一種多孔鐵基合金材料的制備方法，使多孔鐵基合金材料的制備容易實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的目的是通過以下的手段實(shí)現(xiàn)的。

一種多孔鐵基合金材料的制備方法，包含如下的工藝步驟：

(1)將平均粒徑約50微米的原料鐵粉在550℃～650℃的條件下進(jìn)行氣體氮化處理，處理時(shí)間為3～5小時(shí)，獲得以ε-Fe_2-3N為主要成分的Fe-N合金粉末；(2)對(duì)工藝(1)處理得到的具有ε-Fe_2-3N為主要成分的Fe-N合金粉末進(jìn)行表面鍍層處理，在其表面得到高熔點(diǎn)金屬鍍層；(3)將(2)獲得的復(fù)合粉末在150MPa-300MPa的壓力下進(jìn)行冷等靜壓成型，然后對(duì)成形料塊進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)后得到孔隙率30％以上，孔徑尺寸從0.1mm-10mm的多孔的鐵基合金材料。采用本發(fā)明方法，在高溫?zé)Y(jié)時(shí)，F(xiàn)e-N合金分解釋放出氮?dú)猓獨(dú)馐軣崤蛎洿┢撇牧媳砻驽儗右莩觯趦?nèi)部便形成大量氣孔，從而制備得到多孔的鐵基合金材料。

采用本發(fā)明方法在Fe-N合金粉末表面復(fù)合高熔點(diǎn)金屬鍍層形成新型發(fā)泡劑，利用粉末冶金方法和Fe-N合金高溫相變產(chǎn)生氮?dú)獍l(fā)泡的原理來制備多孔鐵基合金材料。制備得到的多孔鐵基合金材料孔隙率在30％以上，孔徑尺寸從0.1mm-10mm均有，具有密度低、散熱性好等特點(diǎn)。本發(fā)明方法具有過程可控、操作簡(jiǎn)單、設(shè)備通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

發(fā)明主要是先將氨氣分解產(chǎn)生的活性氮原子滲入到原料鐵粉(原料鐵粉末可為純鐵粉、還原鐵粉、三氧化二鐵粉、羥基鐵粉、四氧化三鐵粉)的內(nèi)部并形成以Fe2N或Fe3N為主的鐵氮合金粉末，再利用化學(xué)鍍或電鍍的方法在鐵-氮粉體表面鍍一層5～10微米厚的金屬或合金(如鍍Cu、Ni、Cr等金屬)形成復(fù)合粉末，然后利用冷等靜壓(或者壓力成型的方法)將復(fù)合粉末壓制成型，最后再在高于1050℃-1300℃的溫度下真空或氬氣等保護(hù)氣氛的條件下加熱燒結(jié)，使壓制成型的復(fù)合粉體內(nèi)部的鐵-氮合金分解并產(chǎn)生氮?dú)猓傻牡獨(dú)馐軣崤蛎洉?huì)沖破成型的材料表面而逸出，氣體逸出后會(huì)在材料內(nèi)部和表面形成大量的孔洞，因此可以制備出多孔的鐵基合金材料。利用該方法制備的多孔鐵基復(fù)合粉體材料具有密度低、散熱性好等特點(diǎn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的幾種方法相比，本發(fā)明的方法更容易實(shí)現(xiàn)，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。造孔劑是固體的鍍了一層金屬Fe-N合金復(fù)合粉，顆粒尺寸容易控制、在常溫下可以長(zhǎng)期穩(wěn)定放置，不同于金屬氫化物、有機(jī)物、鹽等造孔劑；制備過程容易實(shí)現(xiàn)，采用該種方法制備的多孔鐵基復(fù)合粉體材料的孔徑小。在制備過程中采用了氣體滲氮的方法制備Fe-N合金粉末，化學(xué)鍍或電鍍沉積Cu、Ni、Cr等金屬或合金，采用冷等靜壓的方法成型，采用粉末冶金燒結(jié)的方法形成具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵基合金。其中Fe-N合金粉末的制備過程是在普通的井式氣體氮化爐中完成的，其過程可控、操作簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)；化學(xué)鍍或電鍍是目前廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)，利用化學(xué)鍍或電鍍技術(shù)可以在Fe-N合金粉末表面鍍一層較厚的金屬或合金，鍍層厚度可以通過鍍的時(shí)間來控制；冷等靜壓成型和真空(或保護(hù)氣氛)燒結(jié)是粉末冶金材料制備常用的成熟技術(shù)。因此，整個(gè)制備過程容易實(shí)現(xiàn)。

附圖說明如下：

圖1多孔鐵基合金材料的制備流程圖

具體實(shí)施方式