[發明專利]鉻和鈮粉末反應合成制備NbCr2金屬間化合物多孔材料的方法

無效

• 申請號: 201310572928.2
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103589890A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 鄭海忠;劉顯理;王宵;方超
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C27/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

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技術領域

本發明涉及一種粉末冶金方法，尤其涉及一種鉻和鈮粉末反應合成制備NbCr₂金屬間化合物多孔材料的方法。

背景技術

目前廣泛用作高溫過濾材料的多孔陶瓷材料因其固有的高脆性、低抗熱振性，使其在使用過程中因熱應力而導致損壞，給生產帶來巨大隱患。多孔金屬材料雖然具有較好的韌性，但其高溫力學性能及高溫抗氧化性能較差，也不能勝任高溫煙氣的凈化工作。因此，開發用于高溫煙氣過濾的新型高性能多孔過濾材料具有十分重要的意義。

金屬間化合物是介于陶瓷及金屬之間的一種化合物，具有許多特殊的物理、化學和力學性能。合金元素Cr與難熔金屬Nb形成的NbCr₂合金就是一種金屬間化合物，其不僅具有較高的熔點（1770℃）、適當的比重（7.7g/cm³），且在1200℃時的屈服強度仍高達600MPa，并在使用過程中其表面可形成一層致密的、保護性好的Cr₂O₃膜，大大提高其在大氣環境中使用時的抗氧化及耐腐蝕性能。因此，NbCr₂金屬間化合物具有作為高溫多孔材料使用的潛力。

目前，多孔材料的制備方法主要有燒結法、熔體凝固法、添加造孔劑法、化學腐蝕法、自蔓燃高溫合成法等，但這些方法各具優缺點，在控制孔的大小及分布方面具有一定的局限性。相比較而言，粉末燒結法是制備多孔材料的主要方法，生產成本低，可根據使用要求形成各種所需的孔徑大小、形狀及分布的多孔材料，因而具有廣泛的應用。

如何選擇合適的方法制備出透過性優異、孔洞均勻、三位立體交錯的NbCr₂金屬間化合物是其作為高溫多孔過濾材料應用的關鍵技術問題，是促進該合金在汽車、輪船等高溫煙氣排氣管上實用化進程的關鍵所在。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以鉻和鈮粉末為原料反應合成制備NbCr₂金屬間化合物多孔材料的方法。

本發明采用的技術方案是：鉻和鈮粉末反應合成制備NbCr₂金屬間化合物多孔材料的方法，其特征是包括如下步驟：

（1）???????將原子百分比為Cr:Nb=2:1的Cr粉和Nb粉與磨球一起裝入球磨罐中并密封，經12-25h的球磨細化；

（2）???????然后向充分混合的粉末中添加適量的粘結劑石蠟、PVA、硬脂酸鈉中的一種，混合均勻，在臺式粉末壓片機上分別于135-500MPa壓力下壓制成直徑15mm、厚5mm的片狀坯塊，于100℃干燥2h；

（3）???????壓坯采用分段式燒結工藝在真空燒結爐中燒結，升溫速率為3-15℃/min，先升至200-500℃保溫1-3小時，使粘結劑完全揮發；然后在1400-1600℃保溫2-4小時，使Cr粉和Nb粉充分反應形成金屬間化合物NbCr₂。

作為本發明的進一步優化，所述的Cr粉和Nb粉是100目的。

本發明的有益效果是：合成了Laves相NbCr₂金屬間化合物多孔材料，合成的多空材料的孔隙率達到35%～55%，所合成的多孔材料具有抗氧化及耐腐蝕性能，透過性優異，孔洞均勻，可作為高溫多孔過濾材料用于汽車、輪船等高溫排氣管上。

附圖說明

圖1為實施例5所制備的NbCr₂多孔材料的XRD圖譜。

圖2為實施例5所制備的NbCr₂多孔材料的SEM圖。

具體實施方式

為了便于說明，下面結合優選實施例詳細闡明本發明。

下述實施例中使用的是100目的Cr粉和Nb粉。

實施例1

將104gCr粉和93gNb粉（原子百分比為Cr:Nb=2:1）與磨球一起裝入球磨罐中并密封，球磨12小時；然后向充分混合的粉末中添加10g石蠟，混合均勻后，稱取小樣在臺式粉末壓片機上于135MPa壓力下壓制成直徑15mm、厚5mm的片狀坯塊，于100℃干燥2h；壓坯采用分段式燒結工藝在真空燒結爐中燒結，升溫速率為3℃/min，先升至500℃保溫1小時，使石蠟完全揮發；然后把升溫速率調為10℃/min，在1600℃保溫4小時，使Cr粉和Nb粉充分反應形成金屬間化合物NbCr₂。

實施例2