[发明专利]一种用纳米材料制备Fe-Al合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金制作方法，特别涉及一种用纳米材料制备Fe-Al合金的方法。

背景技术

Fe-Al合金的制备主要是传统的熔炼法。Fe-Al合金熔炼方法有很多，包括真空感应熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔等方法。这种平衡制备方法的优点是成本低、效率高，但因为Al和Fe固溶度很低，所以熔炼较困难。同时也存在铸态组织晶粒粗大，成分偏析，室温塑性低，脆性大，使铸件性能降低等问题。

发明内容

针对现有的技术不足，本发明提供一种用纳米材料制备Fe-Al合金的方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种用纳米材料制备Fe-Al合金的方法，具有以下的制备过程和步骤：

a.纳米复合粉体的制备：采用机械球磨法，将市售化学纯铁粉与化学纯铝粉按一定质量比均匀混合后放入不锈钢球磨罐中，通Ar气保护，加适量的酒精，用球磨机球磨数小时；

具体工艺参数如下：

Al：Fe＝1：(4～10)，质量比；

球：粉体＝(5～10)：1，质量比；

球磨时间＝10～50h；

球磨转速＝200～500r/min；

酒精含量：50-90ml；

采用的不锈钢球直径为2～6mm，球磨制得纳米级Fe-Al复合粉体；

b.球磨后的粉末放入模具中在真空放电等离子烧结机上进行烧结；烧结过程中以20～220℃/min的速度升温至烧结温度后保温1～25min，轴向压力为200～500MPa，真空度为3～6Pa，然后随炉冷却至室温，最终得到Fe-Al合金，其工艺参数如下：

烧结温度900℃～1300℃；

最大直流脉冲电流强度400A。

冷却温度0℃～80℃。

通过纳米材料制作出来的合金，韧性好、强度高、防腐蚀性强、综合性能都很好。

本发明的有益效果：本发明采用Ar气保护球磨，真空烧结，防止了铁铝合金的氧化，防止了产品中杂质的产生。机械球磨得到细小均匀的纳米级的粉体，再进行放电等离子烧结，解决了Fe3Al化合物的长大问题，提高了Fe-Al合金的延伸率，使板材具有优良的深冲性能，所获得的Fe-Al合金晶粒细小、结构均匀且无大颗粒第二相。并且该生产过程绿色，无污染，能耗小，可以实现工业生产。

具体实施方式：

实施例1；一种用纳米材料制备Fe-Al合金的方法，具有以下的制备过程和步骤：

a.纳米复合粉体的制备：采用机械球磨法，将市售化学纯铁粉与化学纯铝粉按一定质量比均匀混合后放入不锈钢球磨罐中，通Ar气保护，加适量的酒精，用球磨机球磨数小时；

具体工艺参数如下：

Al：Fe＝1：4质量比；

球：粉体＝5：1，质量比；

球磨时间＝10；

球磨转速＝200/min；

酒精含量：50ml；

采用的不锈钢球直径为2，球磨制得纳米级Fe-Al复合粉体；

b.球磨后的粉末放入模具中在真空放电等离子烧结机上进行烧结；烧结过程中以60℃/min的速度升温至烧结温度后保温10min，轴向压力为200MPa，真空度为3Pa，然后随炉冷却至室温，最终得到Fe-Al合金，其工艺参数如下：

烧结温度1000℃；

最大直流脉冲电流强度400A。

冷却温度50℃。

实施例2；一种用纳米材料制备Fe-Al合金的方法，具有以下的制备过程和步骤：

a.纳米复合粉体的制备：采用机械球磨法，将市售化学纯铁粉与化学纯铝粉按一定质量比均匀混合后放入不锈钢球磨罐中，通Ar气保护，加适量的酒精，用球磨机球磨数小时；

具体工艺参数如下：

Al：Fe＝1：10，质量比；

球：粉体＝10：1，质量比；

球磨时间＝50h；

球磨转速＝500r/min；

酒精含量：90ml；

采用的不锈钢球直径为6mm，球磨制得纳米级Fe-Al复合粉体；

b.球磨后的粉末放入模具中在真空放电等离子烧结机上进行烧结；烧结过程中以220℃/min的速度升温至烧结温度后保温25min，轴向压力为500MPa，真空度为6Pa，然后随炉冷却至室温，最终得到Fe-Al合金，其工艺参数如下：

烧结温度1300℃；

最大直流脉冲电流强度400A。

冷却温度80℃。

通过纳米材料制作出来的合金，韧性好、强度高、防腐蚀性强、综合性能都很好。