[發明專利]一種高硬度高耐腐蝕的鋁鐵復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710149092.3
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106929711A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 郭和謙
• 申請（專利權）人: 郭和謙
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/08;B22F3/04;C22F1/04;C22F1/02;C21D1/42
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術領域：

本發明涉及復合材料制備領域，具體的涉及一種高硬度高耐腐蝕的鋁鐵復合材料的制備方法。

背景技術：

鐵鋁復合多孔材料具有優異的抗氧化、抗硫化、抗熱震性能以及可機械加工性，是一種優異的高溫過濾介質材料，現已在密閉爐鐵合金冶煉、煤化工、火電等行業的高溫氣體過濾領域得到成功應用。但是其在腐蝕性環境下長久使用后，材料的脆性傾向增大。鐵鋁復合多孔材料良好的耐腐蝕性能是基于在材料表面形成致密的氧化膜或鈍化膜。但是，密閉爐鐵合金冶煉和煤化工等行業的高溫氣體過濾環境為含硫的還原性氣氛，材料表面較難形成致密的鈍化膜，而且形成的氧化膜或鈍化膜和基體的結合部牢固。

中國專利(200910074202.X)公開了一種制備鐵鋁合金多孔材料的方法，首先采用含鐵鋁成分的粉末，按設計的重量組分比混合，采用模壓成形制備成片狀或成形坯，壓力控制在50-300MPa，或采用冷等靜壓制備管狀型坯，等靜壓力控制在50-200MPa；采用無壓燒結工藝，950-1250℃，燒結氣氛為氫氣或分解氨、或者采用真空燒結，關鍵的改進在于上述含鐵鋁成分的粉末包括粒徑為300-2μm的鐵粉和300-1μm的FexAly，其具有多孔結構，且耐腐蝕性能優異，但是其含Al較低，對氟的去除率較低。

發明內容：

本發明的目的是提供一種高硬度高耐腐蝕的鋁鐵復合材料的制備方法。該方法制得的鋁鐵復合材料力學性能好，硬度大，耐化學腐蝕性能優異。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高硬度高耐腐蝕的鋁鐵復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Al錠、Fe錠按比例進行配置，在真空爐中加熱進行熔煉制備Al-Fe合金坯錠，并將其氣霧化成粉末；將氣霧化成的粉末采用冷等靜壓成型，然后將冷靜壓后的坯錠裝入金屬包套內在400-500℃下進行真空除氣50-80min，然后對真空除氣后的坯錠進行擠壓成型，最后進行固溶時效處理，制得鋁鐵復合材料坯料；

(2)將制得的鋁鐵復合材料坯料置于高頻感應加熱爐中，并對高頻感應加熱爐進行抽真空或通入惰性氣體，然后對鋁鐵復合材料進行感應加熱，制得高硬度耐腐蝕鋁鐵復合材料。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，Al錠、Fe錠的含量分別為：Al 63-80％，Fe 20-37％。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，在真空爐中加熱進行熔煉制備Al-Fe合金坯錠的條件為：680-870℃，真空度≤10^-2Pa。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述氣霧化的條件為：Al-Fe合金坯錠化料溫度為680-870℃，氣霧化澆注溫度為680-870℃，霧化氣氛為氮氣、氬氣、氦氣中的一種。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，冷等靜壓成型的條件為：80-180MPa，保壓時間為10-40min。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述擠壓成型的條件為：擠壓坯料加熱溫度為350-480℃，擠壓模具溫度為330-450℃，擠壓比為(5-16):1。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述固溶時效的條件為：固溶溫度為400-500℃，保溫時間為0.5-3h，水冷，水溫為室溫，時效溫度為145-205℃，保溫時間為3-8h。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，高頻感應加熱爐真空度小于0.1Pa，所述惰性氣體為氬氣、氮氣中的一種。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，感應加熱爐的加熱頻率為10-100KHz。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，感應加熱爐處理的條件為：每次感應加熱的時間為2-5s，停頓時間大于10min后，繼續下一次的感應加熱，直至加熱溫度為500-700℃。

鋁合金易于發生氧化，在表面形成較薄的一層鈍化膜，起到一定的保護作用，而減輕環境介質對其的腐蝕，但這層膜的表面通常是不均勻的，存在著較多的缺陷如位錯、劃痕及夾雜物等，當在含有氯離子等的溶液中時，容易造成鈍化膜的局部破壞，此時微小破口處暴露的金屬成為陽極，失去電子，金屬以離子狀態溶出；在小破口附近的氧化膜因其耐蝕性能較好，不發生反應而成為腐蝕電池的陰極，形成的陽極電流不斷地促進腐蝕快速地向金屬內部擴展，從而形成了蝕坑。而本發明對制得的鐵鋁復合材料通過感應加熱爐對其表面進行處理，使得鐵鋁復合材料表面形成鐵與鋁的金屬間化合物，有效提高了該材料的耐腐蝕性能和耐磨性能；