[发明专利]一种机械合金化制备铝钛镁三元金属间化合物粉体的方法

说明书

本发明为一种机械合金化制备铝钛镁三元金属间化合物粉体的方法。该方法包括以下步骤：将Al粉、Ti粉和Mg粉组成的原料粉、磨球和过程控制剂混合加入球磨罐，在氩气氛围下，将密封罐置于行星球磨机中，球磨20～60h；再在400～650℃下退火1～8h，最后过筛获得Al18Ti2Mg3合金粉末。本发明直接制备出具有立方结构的铝钛镁金属间化合物相Al18Ti2Mg3，不仅能改善铝钛合金的韧性，而且能降低密度，原料成本也随之降低。

技术领域

本发明涉及的是一种机械合金化制备铝钛镁三元金属间化合物粉体的方法，更具体地说，是涉及到一种无机粉体的合成方法，属于无机化合物制造工艺领域。

背景技术

铝-钛系金属间化合物具有低密度、高比强度、优异的高温力学性能及抗氧化性能而在工业及航空航天等领域具有广泛的发展前景，但传统二元铝钛金属间化合物(如Al3Ti、TiAl,Ti3Al等)具有较低的晶体学对称性，因此存在塑性低、韧性差的特点，严重限制了其应用范围。目前，材料工作者通过添加合金元素(如Cr、Mn、Fe、Nb和稀土元素等)来提高铝钛化合物的晶体学对称性，从而降低其室温脆性，但效果仍不显著，仍满足不了结构材料的要求，另外，过渡族金属元素和稀土的添加会引起合金密度的升高，而且增加原料成本。

当前的铝钛合金Al18Ti2Mg3的制备方法通常为熔铸法，粉末压制烧结法和机械合金化法，然而熔炼法能耗大，常存在第二相，且有铸造缺陷；粉末压制法易造成组织不均匀；而机械合金化法作为常见的方法，虽然操作简单，成本低，适用范围广，但由于含有Al和Mg两种活泼金属，在机械合金化过程中需要做好有效防氧化措施，另一方面根据Al-Ti-Mg相图，三元Al18Ti2Mg3化合物具有较窄的成分范围，很难合成目标组分的三元Al18Ti2Mg3，所以目前还未见合成单相Al18Ti2Mg3的研究。

发明内容

本发明为解决上述的方法和技术问题，提供了一种采用机械合金化铝钛镁三元金属间化合物粉体的方法。本发明采用采用Al粉、Mg粉和Ti粉为原料，通过机械合金化方法，然后退火单相Al18Ti2Mg3化合物粉末。得到粉末的主要物相(95％以上)为三元铝钛金属间化合物Al18Ti2Mg3，其具有立方结构。本发明操作简单，成本低。

本发明的技术方案为：

一种机械合金化制备铝钛镁三元金属间化合物粉体的方法，包括以下步骤：

(1)称取Al粉、Ti粉和Mg粉作为机械合金化原料；采用不同尺寸的不锈钢球作为磨球，磨球与原料的质量比为20-40:1；另外称取过程控制剂；

其中，原料中组成的质量配比为70～77wt％铝粉、8.5～11.5wt％镁粉和14.5～18.5wt％钛粉；过程控制剂的质量为原料质量的1～5％；所述的磨球由直径分别为10mm、6mm和4mm的三种尺寸的不锈钢磨球组成，质量比为1:4:1；

(2)将步骤(1)中称量的原料粉、磨球和过程控制剂混合加入球磨罐，抽真空并进行密封处理，充入氩气作为惰性保护气体，将密封的球磨罐置于行星球磨机中，转速设置为200～500r/min，时长设置为20～60h；

(3)将步骤(2)中球磨所得的粉体在真空或氩气保护气氛下进行退火处理，退火温度400～650℃，时间为1～8h，最后过筛获得粒度为10～50μm的Al18Ti2Mg3合金粉末。

步骤(1)中原料粉的粒度为200～500目。

步骤(1)中所用的过程控制剂为硬脂酸。

步骤(3)中经退火处理后的主要物相为具有立方结构的Al18Ti2Mg3。

本发明相的有益效果为：