[發明專利]塊狀納米晶鎳鋁合金的制備方法

無效

• 申請號: 201010219672.3
• 申請日: 2010-07-07
• 公開（公告）號: CN101871061A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 張凱鋒;徐桂華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C1/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及鎳鋁合金的制備方法。

背景技術

NiAl基金屬間化合物具有使用溫度高、耐氧化、密度低的優點，因而可以作為下一代高溫結構材料的候選材料廣泛應用于航空航天及渦輪葉片等領域。晶粒細化是改善金屬間化合物的性能的有效方法，材料晶粒尺寸的納米化能大幅度的改善材料的力學性能。現有的制備納米材料的方法有電沉積、熱壓燒結、大塑性變形法，其中的電沉積法只能制備薄膜材料，無法制備大塊納米晶材料,目前電沉積法制備的薄膜最大厚度為幾百微米；而熱壓燒結法由于升溫時間和保溫時間較長，使能源消耗大，生產效率低，生產成本高，同時在保證致密度和組織均勻基礎上，不利于晶粒的細化。大塑性變形法對模具、設備、變形工藝有嚴格要求，因而限制了它的應用范圍。至今沒有一種低成本、高效率的大塊納米材料的制備方法，嚴重制約了納米材料的應用范圍。

發明內容

本發明是為了解決現有的納米材料的電沉積法只能制備薄膜材料、而熱壓燒結法能源消耗大、生產效率低、生產成本高、大塑性變形法對模具、設備、變形工藝要求嚴格的缺點，而提供塊狀納米晶鎳鋁合金的制備方法。

本發明的塊狀納米晶鎳鋁合金的制備方法按以下步驟進行：一、按鎳與鋁的原子比1:1稱取鎳粉和鋁粉并混合均勻得到混合粉末，再按混合粉末體積的3%～5%量取無水乙醇；二、將經步驟一制備的混合粉末和經步驟一量取的無水乙醇加入到攪拌式高能球磨機中，再通入氬氣保護，在溫度為10℃～40℃、轉速為280轉/分～320轉/分的條件下球磨20h～24h，得到鎳鋁合金粉末；三、將經步驟二制備的鎳鋁合金粉末裝入石墨模具中，再將石墨模具裝入脈沖電流燒結爐中，先將脈沖電流燒結爐抽真空至1.0×10^-2Pa～1.5×10^-2Pa，通電，以450W～550W的功率預熱25min～35min；四、通入強度為13A/mm²～15A/mm²、占空比為0.75的脈沖電流進行燒結，在通入脈沖電流的同時對粉體進行加壓，壓力逐漸增加，使壓力與燒結溫度同時達到最大值，壓力的最大值為45MPa~55MPa，燒結溫度的最大值為1000℃~1200℃，在最大壓力和最高溫度的條件下保持4min～6min，然后隨爐冷卻至室溫，得到塊狀納米晶鎳鋁合金。

本發明先將鎳粉和鋁粉高能球磨，得到完全合金化且晶粒細化的鎳鋁合金粉末，然后再將粉末在逐漸加壓的同時逐漸升溫燒結，升溫和加壓同步，可以保證升溫過程中，粉末中吸附的氣體的排出，提高致密度，避免因為一開始壓力過大，導致氣體排出的通道被堵死，最后氣體形成空洞。同時，由于燒結過程中粉的體積收縮，逐步加壓可以保證上下壓頭和粉末始終接觸，保證了放電的進行。本發明的方法制備的塊狀納米晶鎳鋁合金的致密度≥99.7%，塊體材料的厚度≥10mm，該方法能耗小，僅為熱壓燒結法的10%~20%，使生產效率提高生產成本降低、不需要復雜的設備且工藝簡單。該方法制備的塊狀納米晶鎳鋁合金具有致密度高、組織均勻的特點，其在室溫時，應變量高達17%，壓縮強度高達2400MPa，在300℃以上，材料不再碎裂，呈均勻的塑性變形，在900℃時，壓縮強度高達400MPa，1200℃時，其壓縮強度高達150MPa。

附圖說明

圖1是具體實施方式十八制備的納米晶鎳鋁合金塊體材料X射線衍射譜圖；圖2是具體實施方式十八制備的納米晶鎳鋁合金塊體材料的透射電鏡照片；圖3是具體實施方式十八制備的納米晶鎳鋁合金塊體材料的硬度點光學照片；圖4是具體實施方式十八制備的納米晶鎳鋁合金塊體材料的應力與應變的關系曲線。

具體實施方式