[发明专利]一种纳米晶NiAl-Al2O3-Y复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米晶NiAl-Al₂O₃-Y复合材料，该材料由NiAl、5～15vol.％Al₂O₃和稀土元素Y组成。Y的添加量为NiAl-Al₂O₃质量分数的0.05～0.5％。材料的室温压缩强度大于1800MPa(根据Al₂O₃含量不同而变)，室温压缩塑性大于13％(根据Al₂O₃含量不同而变)，高温强度(1200℃时)大于110MPa(根据Al₂O₃含量不同而变)，断裂韧性大于8.2MPa·m^1/2(根据Al₂O₃含量不同而变)。700℃～1200℃循环氧化和等温氧化测试结果表明，氧化皮均无裂纹和剥落，氧化增重小于1.5mg/cm²，具有很好的抗氧化性。

2.一种纳米晶NiAl-Al₂O₃-Y复合材料的制备方法，其特征在于纳米晶NiAl-Al₂O₃-Y复合材料的制备按以下步骤进行：一、按名义配比NiAl-(5～15)vol.％Al₂O₃称取镍粉和铝粉并混合均匀。再按混合粉末质量分数的3～5％量取无水乙醇；二、将步骤一制备的混合粉末和量取的无水乙醇加入搅拌式高能球磨机中，在氩气保护气氛、转速为250～280r/min的条件下球磨2小时，打开球磨罐，通入空气，在空气气氛中继续球磨20小时，可获得完全合金化且晶粒细化的NiAl-Al₂O₃复合材料粉末，粉末中Al₂O₃含量依初始混合粉末中的镍、铝含量变化而变化；三、将步骤二制备的NiAl-Al₂O₃复合材料粉末和质量分数为0.05～0.5％的Y装入搅拌式高能球磨机，在氩气保护气氛、转速为80～120r/min的条件下混合8～12小时，获得NiAl-Al₂O₃-Y复合材料粉末。四、将通过步骤三制备的NiAl-Al₂O₃-Y粉末装入石墨模具中，再将石墨模具装入脉冲电流烧结炉中，炉体抽真空至5.0×10^-3Pa～7.5×10^-3Pa，在280～320℃预热55～65分钟；以1.8～2.2℃/s的升温速率升温至1220～1270℃，在升温的同时，对粉体施加压力，压力逐渐增加，最大值为57～65MPa。在此压力和温度下保温保压8～12分钟。然后随炉冷却，获得致密的纳米晶NiAl-Al₂O₃-Y复合材料。

3.根据权利要求2所述的块状NiAl-Al₂O₃-Y复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中无水乙醇的添加量为镍粉和铝粉混合粉末质量分数的3～5％。

4.根据权利要求2所述的一种纳米晶NiAl-Al₂O₃-Y复合材料的制备方法，其特征在于机械合金化过程中在搅拌式高能球磨机中以250～280r/min的转速球磨，球磨2小时后，打开球磨罐，通入空气，在空气气氛中继续球磨20小时。

5.根据权利要求2、3或4所述的一种纳米晶NiAl-Al₂O₃-Y复合材料的制备方法，其特征在于放电等离子烧结时，程序为抽真空，在一定温度下，预热除气，随后按一定的升温速率加热、加压。

6.根据权利要求2或5所述的一种纳米晶NiAl-Al₂O₃-Y复合材料的制备方法，其特征在于放电等离子烧结时，真空度为5.0×10^-3Pa～7.5×10^-3Pa，预热温度为280～320℃。

7.根据权利要求2或5所述的一种纳米晶NiAl-Al₂O₃-Y复合材料的制备方法，其特征在于放电等离子烧结时，预热除气时间为55～65分钟。