專利名稱：一種合成金屬間化合物的方法
一種合成金屬間化合物的方法，用于金屬間化合物的生產(chǎn)。
目前，生產(chǎn)金屬間化合物的方法主要有兩種，即粉末冶金法和鑄錠冶金法。其中鑄錠冶金法應用廣泛，但該方法易產(chǎn)生粗大晶粒，成份偏析大，需要經(jīng)過多次反復熔煉。尤其對于室溫脆性大的材料如TiAl3等，變性抗力大，硬化速率高，加工易產(chǎn)生裂紋，一般需要特殊的熱加工，成本高。粉末冶金法易于成形，加工量少，有利于成本降低及性能的提高。粉末冶金主要有兩種方法，即預合金法和元素混合法。預合金法就是用熔融方法制成所需成份的合金，再用不同方法制成粉末，然后固化成形。這種方法生產(chǎn)的合金粉末純度高，但工藝設備復雜，生產(chǎn)成本高，不利于工業(yè)化大生產(chǎn)。元素混合法就是將原始粉末混合后經(jīng)過不同的成型和熱處理工藝制成所需樣品。工藝和設備簡單，技術(shù)和經(jīng)濟效果好。其中的自蔓延(SHS)法就是目前人們廣泛研究的一種方法。其主要缺點是純度低，這是由于原始材料為粉末，比表面積大，易氧化和吸附氣體、雜質(zhì)。粉末純度低，尤其難以獲得低氧含量的合金材料，是目前常規(guī)粉末冶金方法難以克服的弱點。
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的金屬間化合物生產(chǎn)的難點，提供一種方法簡單，合金雜質(zhì)含量低特別是含氧量低，經(jīng)濟可行的金屬間化合物的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種合成金屬間化合物的方法，其特征在于合成過程為首先將高熔點金屬材料的粉末壓制成具有空隙度坯料，按合金重量比選擇低熔點的金屬材料的塊狀料，將高熔金屬坯料和低熔點金屬塊料放入加熱爐內(nèi)，在非氧化保護氣氛下，升溫加熱使低熔點金屬熔化并滲入到高熔點金屬坯料的空隙中，然后再升溫使高熔點金屬和低熔點金屬發(fā)生合金化反應，形成中間合金后，再保溫進行均勻化處理，反應完成后隨爐冷卻。高熔點金屬粉末壓制成的坯料的孔隙度為低熔點金屬塊狀料熔化后所能完全填充時所需的孔隙度的100～105％。
所用的高熔點金屬的熔點最好高于1200℃，低熔點金屬的熔點最好低于1000℃。
反應氣氛的選擇因材料不同而異，常用的方法是采有真空或氫氣保護。
本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于選用的低熔點的物質(zhì)是大塊物質(zhì)，可極大地減少原始材料制備過程中可能引入的雜質(zhì)，并且由于低熔點物質(zhì)滲入高熔點坯料時，坯料對其有一定的過濾作用，可去除表面的氧化物等高熔點金屬雜質(zhì)，方法簡單可行，經(jīng)濟效益好。
下面結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明的一種合成金屬間化合物的方法，其特征在于合成過程為首先將高熔點材料的金屬(熔點高于1200℃)粉末壓制成具有一定空隙度坯料后和整塊低熔點金屬(熔點小于1000℃)一同放入加熱爐內(nèi)，在足夠的非氧化保護性氣體條件下，如采用真空或氫氣保護下，升溫加熱使低熔點金屬熔化并滲入到高熔點坯料的空隙中，然后迅速升至一定的溫度使高熔點金屬和低熔點金屬發(fā)生合金化反應，形成所需的中間合金。高熔點金屬壓制坯料的孔隙度為低熔點金屬熔化后所能完全填充時所需的孔隙度100～105％。若是采用真空保護合成過程的真空度應小于2×10-2Pa。升溫過程溫度低于低熔點金屬時可慢速升溫，然后快速升至合金化反應溫度，這樣可以保證樣品受熱均勻，以利于熔滲過程的快速進行，防止在初期大量金屬間化合物的形成，影晌熔滲過程的順利進行，以保證漫滲的合金化反應的順利完成。
實施例1采用Ti粉和金屬鋁塊合成TiAl金屬間化合物粉末。
首先把粒度為-100～+300目的Ti粉壓制成Φ50×10mm坯料，其坯料的孔隙度45％，按Ti/Al＝63/37(重量比)選擇Φ50的鋁塊，把鋁塊壓在Ti坯上放入真空爐，抽真空至2×10-2Pa，在溫度低于600℃時，先慢速升溫，升溫速度控制在小于50℃/分鐘，然后快速升溫至1200℃，控制升溫速度大于200℃/分鐘，進行漫滲燃燒合成，保溫2小時進行均勻化處理，反應后隨爐冷卻。產(chǎn)物呈多孔體，經(jīng)簡單破碎后即可成為較細粉末。經(jīng)X射線、金相、掃描電鏡和化學分析，產(chǎn)物相組成簡單為TiAl相和少量的Ti3Al相，粉末含氧量低于0.15％(重量百分比)，純度高。附表中給出了這種方法合成的TiAl合金粉末(ISC粉)的化學成份與其它元素混合法生產(chǎn)的TiAl粉末的成分對照。
實施例2采用Ni粉和Al粉合成鎳鋁合金。
首先把粒度為-300目的N粉壓制成Φ50×10mm坯料，孔隙度為42％，按Ni/Al＝68/32(重量比)選擇Φ50mm鋁圓，把Al圓放在Ni坯上放入反應爐中，首先抽真空至1×10-2Pa，然后充氫氣保護，一方面可以凈化反應環(huán)境，一方面可以還原鎳粉。慢速升溫，控制升溫速度為小于500℃/分，升至600℃后，保溫30分鐘，然后快速升溫，控制升溫速度大于200℃/分，升至1000℃，保溫30分鐘后斷電降溫。反應物呈致密態(tài)，產(chǎn)物相主要由NiAl和Ni2Al3相組成。
不同工藝合成的TiAl合金粉末的化學成分附表名稱 Al H O C FeICS粉 37.420.001 0.13～0.15 0.040.06SHS粉 36.84 0.70～0.96離心霧化粉 37.50 0.38～0.195 0.014氣體霧化粉 37.80 0.權(quán)利要求
1.一種合成金屬間化合物的方法，其特征在于合成過程為首先將高熔點材料的金屬粉末壓制成具有空隙度的坯料，按合金重量比選擇低熔點材料的金屬塊狀料，將高熔點坯料和低熔點金屬塊料放入加熱爐內(nèi)，在非氧化保護氣氛下，升溫加熱使低熔點金屬熔化并滲入到高熔點金屬坯料的空隙中，然后再升溫使高熔點金屬和低熔點金屬發(fā)生合金化反應，形成所需的中間合金后，再保溫進行均勻化處理，反應完成后隨爐冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成金屬間化合物的方法，其特征在于高熔點金屬粉末壓制成的坯料的孔隙度為低熔點金屬塊狀料熔化后所能完全填充時所需的孔隙度100～105％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成金屬間化合物的方法，其特征在于所用的高熔點的金屬的熔點最好高于1200℃，低熔點金屬的熔點最好低于1000℃。
全文摘要
一種合成金屬間化合物的方法，用于生產(chǎn)高熔點和低熔點金屬間化合物。其特征在于合成過程為首先將高熔點材料的金屬粉末壓制成具有一定空隙度坯料后和整塊低熔點金屬一同放入加熱爐內(nèi)，在一定的條件下，升溫加熱使低熔點金屬熔化并滲入到高熔點坯料的空隙中，在一定的溫度發(fā)生合金化反應。本發(fā)明由于使用大塊的低熔點的物質(zhì)，可極大地減少原始材料制備過程中可能引入的雜質(zhì)，方法簡單可行，經(jīng)濟效益好。
文檔編號C22C1/04GK1127794SQ9510155
公開日1996年7月31日 申請日期1995年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月2日
發(fā)明者蘭濤, 吳引江 申請人:西北有色金屬研究院