[发明专利]Fe-Al-Cu块体纳米晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及含铝铜的块体纳米晶合金制备技术。

背景技术

Fe-Al系金属间化合物具有低廉的成本，较低的密度，好的耐磨性，优异的抗氧化性，因而被认为是一种具有重要应用前景的结构材料，但它们的室温本征脆性问题严重阻碍着其应用。晶粒尺寸的纳米化有望解决其普遍存在的室温脆性问题。但是，传统的从纳米颗粒出发的热压工艺存在制备技术复杂、成本高、材料质量不高(例如材料中存在大量空洞)、颗粒纳米尺寸难以保持等缺点。而最近几年发展起来的大变形法很难得到晶粒尺寸小于100nm的材料，并且基本局限于金属材料。因此，至今还没有一种获得块体纳米结构材料的简便、成本低且可放大工业化生产的工艺，这一问题严重地阻碍着纳米晶材料的研究与工程应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种Fe-Al-Cu块体纳米晶合金及其制备方法。

本发明是一种Fe-Al-Cu块体纳米晶合金及其制备方法，其Fe-Al-Cu块体纳米晶合金，按质量百分比计，组分为：Al10～14％，Fe65～85％，Cu1～25％。Fe-Al-Cu块体纳米晶合金制备方法，其步骤为：按Al26％～31％，Fe₂O₃ 58～69％，Cu 0.6％～16％的质量百分比，称取相应的粉末状组分，在球磨机中混合8～16小时，在20～60MPa的压力下压实，在3～8MPa氩气保护下、在260℃通过铝热反应制备晶粒尺寸为15-30纳米的合金材料。

本发明的有益效果是：在获得纳米晶粒尺寸的块体Fe-Al-Cu材料，同时材料制备成本较低。

本发明的一些性能如下表：

压缩实验在济南试验机集团有限公司生产的“微机控制电子式万能试验机”上进行，最大载荷10t，压头速度0.5mm/min；硬度在HBRVU-187.5型布洛维氏光学硬度计上测定，其测试条件为，载荷298N，加载持续时间15s；晶粒尺寸通过X射线衍射仪测得，衍射角是5～100度，以及JEOL-2010透射电镜观察，最高加速电压200kv，放大倍数100k倍，晶格分辨率0.194nm。

性  能抗压强度σ(MPa)维氏硬度(HV)晶粒尺寸(nm)本发明材料800～2000300～50015～30

上述的这些性能指标都是严格按照国家标准来执行的。

具体实施方式

实施例1：

按质量百分比计，Al 30.9％，Fe₂O₃ 68.6％，Cu 0.5％，原料为粉末状，称取相应的质量，将称好的粉末在行星式球磨机中混合16小时，在其表面放上引燃剂，然后将混合好的反应物料置于配有铜底材的铜模具中并用压力机在60MPa的压力下压实，在铝热反应容器中进行反应，室温下用氩气吹扫反应容器排除其中的空气，等到容器温度升至180℃时再次排气，然后通入8MPa的氩气继续升高容器温度。当容器内温度达到260℃左右时引燃剂开始反应并释放出大量的热，从而引发反应物料间的反应。反应在几秒钟时间内完成，生成的产物在氩气保护下随炉冷却至室温制得合金。得到的合金成份为(质量百分数)，Al 13.7％，Fe 85.3％，Cu 1.0％。性能数据：硬度(HV)：423，抗压强度：1613.0MPa，最大压缩变形率：24.0％，屈强比：0.48，晶粒尺寸：27.4 nm。

实施例2：