[发明专利]一种FeCrA1泡沫金属的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电热合金的制备方法，特别是一种FeCrAl泡沫金属的制备方法。

背景技术：

电热合金材料是利用物质的电阻特性制造发热体的电阻合金。目前电热合金材料已成为一种重要的工程材料，适用于机械、冶金、电子、化工等行业，在国民经济中占有重要的地位，其按照化学成分可分为镍铬合金、镍铬铁合金和铁铬铝合金三个系列。针对上述系列电热合金的研究比较多，由于传统制备工艺的限制，想进一步提高合金性能比较困难，亟需开发一种全新的电热合金材料以满足实际应用。

泡沫金属材料具有低密度、高比表面积、高表观电阻率等优异性能，其在流体加热和电热催化方面具有广阔的应用前景，现有技术中存在使用多孔Al圆盘作为发热体制作空气加热器、使用泡沫Ni制备泡沫Ni基合金等相关应用，然而将泡沫金属作为电热材料来研究其制备工艺、电学性能的报道非常少。本发明通过在泡沫FeCr合金的基础上采用粉末包埋法渗Al制备FeCrAl泡沫金属，与传统电热合金相比具有非常优异的抗氧化性和电阻率，克服了现有技术中的不足，具有广阔的工业应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于克服传统电热合金的不足，提供一种FeCrAl泡沫金属的制备方法，生产具有优异抗氧化性和电阻率的FeCrAl泡沫金属。

一种FeCrAl泡沫金属的制备方法，其特征在于，采用烧结工艺制备泡沫FeCr合金，在泡沫FeCr合金的基础上，采用粉末包埋法渗Al，渗剂由铝铁合金粉末、Al₂O₃粉末和NH₄Cl组成，形成FeCrAl泡沫金属。

所述烧结工艺包括：

(1)配料：按照Cr：17-18％、Ni：1-2％、V：2-3％、Mo：2-4％、Ti：0.8-1.5％，余量为铁的配比进行配料；

(2)球磨：在高能球磨机中研磨24-36小时后，得到平均粒径为10-20μm的合金粉末；

(3)烧结：将填充有上述合金粉的模具装入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为1000℃～1100℃，时间为2～3小时，得到泡沫FeCr合金。

所述粉末包埋法包括：在150℃条件下烘干渗剂，将泡沫FeCr合金埋入渗剂中，将渗Al炉抽真空至8×10^-3～6×10^-3MPa，在850-1000℃保温6-8小时，随炉冷却至室温。

所述渗剂的质量配比为：30-40μm铝铁合金粉末：40-45％，15-25μmAl₂O₃粉末：30-50％，余量为NH₄Cl，所述铝铁合金粉末中Al含量为50wt％。

粉末包埋法制备的FeCrAl泡沫金属还需要经过900-950℃、保温10小时的均匀化处理，最终获得符 合要求的材料成品。

最终获得的符合要求的材料成品中Al元素占FeCrAl泡沫金属总质量的4-5％。

本发明创造性地将烧结工艺和粉末包埋工艺结合在一起，充分利用泡沫金属的优势，制备出的FeCrAl泡沫金属具有优异的抗氧化性和电阻率。经过真空均匀化处理后成分和相分布非常均匀，900-950℃的处理温度可以有效地控制元素挥发；通过渗Al工艺参数控制材料成品中的铝含量在4-5％之间，温度过低或者时间过短，铝含量不足，难以提高基体的抗氧化性和电阻率；温度过高或者时间过长，铝含量过高，基体晶格畸变严重，会导致抗氧化性和电阻率的降低。

具体实施方式：

下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。

FeCrAl泡沫金属的制备方法，采用烧结工艺制备泡沫FeCr合金，在泡沫FeCr合金的基础上，采用粉末包埋法渗Al，渗剂由铝铁合金粉末、Al₂O₃粉末和NH₄Cl组成，形成FeCrAl泡沫金属。

所述烧结工艺包括：

(1)配料：按照Cr：17.6％、Ni：1.7％、V：2.2％、Mo：3.1％、Ti：1％，余量为铁的配比进行配料；

(2)球磨：在高能球磨机中研磨30小时后，得到平均粒径为16μm的合金粉末；

(3)烧结：将填充有上述合金粉的模具装入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为1030℃，时间为2.5小时，得到泡沫FeCr合金。