[發明專利]納米晶鎳鋁金屬間化合物的制備方法

無效

• 申請號: 201010558743.2
• 申請日: 2010-11-24
• 公開（公告）號: CN102477503A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 李偉忠
• 申請（專利權）人: 李偉忠
• 主分類號: C22C19/00
• 分類號: C22C19/00;C22C1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

背景技術

本發明敘述了一種納米晶鎳鋁金屬間化合物的制備方法。

技術領域

材料晶粒尺寸的納米化將使其力學性能得到大幅度地改善，例如納米化有望解決金屬間化合物、陶瓷材料中普遍存在的室溫脆性問題。目前現有的制備納米晶材料的方法主要有冷壓、非晶晶化法、熱壓燒結、電沉積、形變法。這些方法或是從塊體材料到納米顆粒再從納米顆粒到納米晶材料的高能耗、高成本的過程或是只適用于幾種薄膜材料而無法制備納米晶材料的工藝。至今還沒有一種獲得納米晶材料的低成本簡單工藝，該問題嚴重地阻礙著納米晶材料的應用。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術的不足，采用燃燒合成熔化法低成本制備納米晶鎳鋁金屬間化合物。從而形成了一種工藝簡單，所需設備簡單，成本低廉，生產周期短的高性能納米晶材料的制備方法。

本發明采用燃燒合成熔化法，通過材料合成路線的設計，從原料出發找到了制備納米晶鎳鋁材料的配方及其工藝過程。

本發明的鎳鋁金屬間化合物制備方法包括：分別稱取質量百分數為鎳66-92％，鋁11-33％的粉狀反應物，在22-51MPa的壓力下將物料在模具中壓實。將裝有反應物料的模具置于反應容器中，用惰性氣體吹掃反應容器，將物料加熱到300℃-350℃，并在此溫度保溫；從容器中排除從反應物料表面脫附的氣體，再通入6-8MPa惰性氣體，將物料繼續加熱到380-450℃，在此溫度下通過引燃劑引發反應，反應在數秒完成，引燃劑占總反應物料的重量百分含量的9-28％。材料隨反應容器冷卻至室溫，至室溫后從容器中取出材料。經觀察、分析、獲得了純度高，微觀組織致密，厚度方向尺寸大于3mm的納米晶鎳鋁材料。

本發明的引燃劑是硫酸鹽，鋁粉，硫粉，錳酸鹽組成的混合物。

本發明的制備方法與傳統的制備納米晶材料的方法相比較制備工藝及所需設備簡單，制備成本明顯降低。該方法制備的材料具有純度高、組織致密并且材料具有高的抗磨性能、彎曲強度及硬度。

材料的硬度、彎曲強度和磨損率列于表1。

硬度測定條件為，載荷1000g，加載持續時間5s。采用三點彎曲試驗測定了材料的彎曲強度，試樣尺寸為30×3×3mm，跨距為25mm，壓頭下移速度為1mm/min。磨損試驗是在球-盤式SRV微動摩擦磨損試驗機上進行的，盤為本發明的材料，尺寸為19×19×3mm，對偶為Φ10mm的G?Cr15鋼球。載荷20N，振幅1mm，頻率25Hz，運轉時間30分鐘。

表1本發明制備的材料硬度、彎曲強度及磨損率

另外，本發明制備的材料性能的離散度不大于9％，說明材料性能重現性好。

具體實施方式

實施例1：

按配方稱取重量百分含量為鎳：80，鋁：20的粉狀反應物料球磨干混合5小時，物料堆放于模具中應用39MPa壓力壓實。將裝有反應物料的模具置于反應容器中，用惰性氣體吹洗反應容器，將反應物料加熱到330℃，并在此溫度保溫。然后從容器中排出脫附的氣體，再通入6MPa惰性氣體，將物料繼續加熱到400℃，并在此溫度下通過引燃劑引發反應。引燃劑占總反應物料的重量百分含量的15％，引燃劑是由硫酸鉀、鋁粉、硫粉、高錳酸鉀組成的混合物，它們的重量比是1∶1∶1∶1。反應完成后所制備的材料隨反應容器冷卻至室溫，制得厚度方向尺寸大于3mm的納米晶鎳鋁材料。

實施例2：

按配方稱取重量百分含量為鎳：75，鋁：25的粉狀反應物料球磨干混合10小時，物料堆放于模具中應用45MPa壓力壓實。將裝有反應物料的模具置于反應容器中，用惰性氣體吹洗反應容器，將反應物料加熱到350℃，并在此溫度保溫。然后從容器中排出從反應物料脫附的氣體，再通入9MPa惰性氣體，將物料繼續加熱到450℃，并在此溫度下通過引燃劑引發反應。引燃劑占總反應物料的重量百分含量的25％，引燃劑是由硫酸鉀、鋁粉、硫粉、高錳酸鉀組成的混合物，它們的重量比是1∶2∶1∶1。反應完成后所制備的材料隨反應容器冷卻至室溫，制得厚度方向尺寸大于3mm的納米晶鎳鋁材料。