[发明专利]一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及复合材料制备领域，具体的涉及一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法。

背景技术：

铁铝复合多孔材料具有优异的抗氧化、抗硫化、抗热震性能以及可机械加工性，是一种优异的高温过滤介质材料，现已在密闭炉铁合金冶炼、煤化工、火电等行业的高温气体过滤领域得到成功应用。但是其在腐蚀性环境下长久使用后，材料的脆性倾向增大。铁铝复合多孔材料良好的耐腐蚀性能是基于在材料表面形成致密的氧化膜或钝化膜。但是，密闭炉铁合金冶炼和煤化工等行业的高温气体过滤环境为含硫的还原性气氛，材料表面较难形成致密的钝化膜，而且形成的氧化膜或钝化膜和基体的结合部牢固。

中国专利(200910074202.X)公开了一种制备铁铝合金多孔材料的方法，首先采用含铁铝成分的粉末，按设计的重量组分比混合，采用模压成形制备成片状或成形坯，压力控制在50-300MPa，或采用冷等静压制备管状型坯，等静压力控制在50-200MPa；采用无压烧结工艺，950-1250℃，烧结气氛为氢气或分解氨、或者采用真空烧结，关键的改进在于上述含铁铝成分的粉末包括粒径为300-2μm的铁粉和300-1μm的FexAly，其具有多孔结构，且耐腐蚀性能优异，但是其含Al较低，对氟的去除率较低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法。该方法制得的铝铁复合材料力学性能好，硬度大，耐化学腐蚀性能优异。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高硬度高耐腐蚀的铝铁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Al锭、Fe锭按比例进行配置，在真空炉中加热进行熔炼制备Al-Fe合金坯锭，并将其气雾化成粉末；将气雾化成的粉末采用冷等静压成型，然后将冷静压后的坯锭装入金属包套内在400-500℃下进行真空除气50-80min，然后对真空除气后的坯锭进行挤压成型，最后进行固溶时效处理，制得铝铁复合材料坯料；

(2)将制得的铝铁复合材料坯料置于高频感应加热炉中，并对高频感应加热炉进行抽真空或通入惰性气体，然后对铝铁复合材料进行感应加热，制得高硬度耐腐蚀铝铁复合材料。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，Al锭、Fe锭的含量分别为：Al 63-80％，Fe 20-37％。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，在真空炉中加热进行熔炼制备Al-Fe合金坯锭的条件为：680-870℃，真空度≤10^-2Pa。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述气雾化的条件为：Al-Fe合金坯锭化料温度为680-870℃，气雾化浇注温度为680-870℃，雾化气氛为氮气、氩气、氦气中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，冷等静压成型的条件为：80-180MPa，保压时间为10-40min。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述挤压成型的条件为：挤压坯料加热温度为350-480℃，挤压模具温度为330-450℃，挤压比为(5-16):1。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述固溶时效的条件为：固溶温度为400-500℃，保温时间为0.5-3h，水冷，水温为室温，时效温度为145-205℃，保温时间为3-8h。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，高频感应加热炉真空度小于0.1Pa，所述惰性气体为氩气、氮气中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，感应加热炉的加热频率为10-100KHz。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，感应加热炉处理的条件为：每次感应加热的时间为2-5s，停顿时间大于10min后，继续下一次的感应加热，直至加热温度为500-700℃。

铝合金易于发生氧化，在表面形成较薄的一层钝化膜，起到一定的保护作用，而减轻环境介质对其的腐蚀，但这层膜的表面通常是不均匀的，存在着较多的缺陷如位错、划痕及夹杂物等，当在含有氯离子等的溶液中时，容易造成钝化膜的局部破坏，此时微小破口处暴露的金属成为阳极，失去电子，金属以离子状态溶出；在小破口附近的氧化膜因其耐蚀性能较好，不发生反应而成为腐蚀电池的阴极，形成的阳极电流不断地促进腐蚀快速地向金属内部扩展，从而形成了蚀坑。而本发明对制得的铁铝复合材料通过感应加热炉对其表面进行处理，使得铁铝复合材料表面形成铁与铝的金属间化合物，有效提高了该材料的耐腐蚀性能和耐磨性能；