[發明專利]一種具有交替型層片組織特征的Al-Co-W合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201410749201.1
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104480352A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 劉亞;董振;蘇旭平;王建華;涂浩;吳長軍;彭浩平
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;B32B15/01;C22F1/04
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華;任曉嵐

技術領域

本發明涉及新型材料制備，特指具有交替型層片組織特征的合金及其制備方法。

背景技術

固態反應中，常見的顯微組織形貌特征有三種：簡單層片組織、層片中包含析出物組織和交織型組織，如附圖1。交替型顯微組織屬第四種顯微組織形貌，于上世紀八十年代首先在Zn/Fe₃Si擴散偶中被發現，FeSi單相層和FeZn₁₀單相層交替排列在擴散反應區。交替型層片組織的特征即為：組織由層片對組成；層片對周期性出現；層片對中各層片可以由單相組成，也可以由兩相組成。

交替型層片組織自發現以來，學者們在多個體系中發現了這一現象，陳永翀和蘇旭平課題組對該現象展開了研究，但還停留在對交替型層片組織現象的認識方面。具有交替型層片組織的合金從材料形貌特征的角度看是一種新的物質形態，但實際上它們僅能在特定的金屬合金體系中形成。制備具有交替型層片組織特征的新型材料并探索其應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有交替型層片組織特征的合金及其制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：提供了一種具有交替型層片組織特征的合金，該合金為AlCoW合金體系，所述合金的組織中包含有交替型層片結構，層片對由Al₉Co₂單相層和Al₄W單相層組成，層片對周期性出現，

上述AlCoW三元合金體系中，各組元的擴散速率存在差異；Al為擴散快組元、Co為擴散慢組元、W為基本不動組元，

本發明還提供了一種上述合金的制備方法：

(1)制備Co_xW_y型金屬間化合物或(Co-W)固溶體，

Co_xW_y合金的制備方法，可以是但不限于無自耗真空電弧爐熔煉法、球磨法、燒結或噴涂，所采用的Co和W的純度在3N以上，其組元可以是粉末、塊狀或柱狀，

本步驟中制備出的Co_xW_y型金屬間化合物為線性化合物，x與y的比值可以是3:1，也可以是7:6；

(2)在保護氣氛或真空環境下，將步驟(1)中得到的Co_xW_y型金屬間化合物或(Co-W)固溶體進行均勻化退火處理，使其成分均勻，

其中，均勻化退火處理的溫度在300-2000℃范圍內，退火時間為2h-30d，采用的保護氣氛為氮氣或氬氣；

(3)將經過步驟(2)處理的Co_xW_y型金屬間化合物或(Co-W)固溶體研磨成小顆粒，顆粒尺寸為0.5μm-10μm；

(4)在保護氣氛或真空環境下，將步驟(3)中研磨后的Co_xW_y型金屬間化合物或(Co-W)固溶體與Al材料密封，并且控制加熱溫度，使Al材料以固態、液態或者氣態形式，與Co_xW_y型金屬間化合物或(Co-W)固溶體顆粒反應，

同樣，本步驟中采用的保護氣氛為氮氣或氬氣，所采用的Al材料的純度在3N以上，其組元可以是粉末、塊狀或柱狀，

Co_xW_y型金屬間化合物或者是(Co-W)固溶體與Al的重量比為3:2～2:1，

本步驟中所采用的密封裝置為石英管或剛玉坩堝，

步驟(4)中，密封之前可將組元Al采用氣相沉積的方法沉積在Co_xW_y型金屬間化合物或者是(Co-W)固溶體之上；也可將Al粉與Co_xW_y型金屬間化合物或者是(Co-W)固溶體的細小顆粒利用等靜壓設備壓制成型；也可將Al塊與Co_xW_y型金屬間化合物或者是(Co-W)固溶體簡單混合使其接觸；組元Al與Co_xW_y型金屬間化合物或者是(Co-W)固溶體也可以不接觸，而用坩堝或玻璃碎片隔開，

步驟(4)中的加熱溫度與Co_xW_y型金屬間化合物或者是(Co-W)固溶體與組元Al的反應方式相關：固-液和固-氣反應時，加熱溫度在Al的熔點(660.4℃)之上；固-固反應時，加熱溫度在Al的熔點之下，