[发明专利]一种以Ni-Al混合粉末为原料制备Ni3Al金属间化合物粉末的方法

说明书

本发明提供了一种以Ni‑Al混合粉末为原料制备Ni₃Al金属间化合物粉末的方法，步骤包括：将镍粉与铝粉按化学计量比Ni:Al＝3:1混合后装入球磨罐中；将磨球装入球磨罐，密封球磨罐，在90℃下烘干2h；将球磨罐放入高温能量球磨机中，密封球磨机，并抽真空处理；调制设备并设置程序；设置球磨转速、球磨温度和球磨时间后，启动球磨机，先从室温升温至500ˉ600℃，球磨10ˉ20h，然后再升温至700ˉ750℃，球磨10ˉ40h；关闭球磨机，冷却至室温后取出球磨罐，得到Ni₃Al金属间化合物粉末。本发明提供的一种以Ni‑Al混合粉末为原料制备Ni₃Al金属间化合物粉末的方法，制备周期短、合成温度低、制备成本低。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种以Ni-Al混合粉末为原料制备Ni₃Al金属间化合物粉末的方法。

背景技术

随着航空航天技术的发展，对材料的高温强度及抗氧化性能提出了更高的要求。由于Ni₃Al金属间化合物具有熔点高，密度小，强度高，高温力学性能及抗氧化性好等特点，而且具有峰值温度以下屈服强度的正温度效应，其作为高温结构材料已被应用在航空航天领域。

Ni₃Al金属间化合物作为极有潜力的高温结构材料，目前其制备方法主要有自蔓延高温合成法及机械合金化法等。自蔓延高温合成法将镍粉与铝粉按原子比Ni:Al＝3:1配制后压制成坯，在氩气保护下的装有电阻丝的反应容器中匀速升温，将压坯预热到一定温度，然后用压坯上方的通电石墨片将压坯点燃，并切断电源。自蔓延高温合成法需要先将原料压制成坯后预热到一定温度，经外介质点燃压坯进行反应。该方法会不可避免的产生孔隙，而且无法批量生产Ni₃Al金属间化合物。

机械合金化法是将镍粉与铝粉以化学计量比配比好之后放入高转速的球磨机中进行球磨，得到Ni(Al)固溶体粉末，再通过烧结得到Ni₃Al 金属间化合物。传统的机械合金化法不仅对球磨机的转速要求高，而且需要球磨+烧结才能得到Ni₃Al金属间化合物，反应分别在不同的设备中进行，使操作过程复杂化，降低了产物纯度，影响了产物性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备周期短、合成温度低、制备成本低的以Ni-Al混合粉末为原料制备Ni₃Al金属间化合物粉末的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种以Ni-Al混合粉末为原料制备Ni₃Al金属间化合物粉末的方法，包括如下步骤：

将镍粉与铝粉按摩尔比Ni:Al＝3:1混合后装入球磨罐中；

将磨球装入球磨罐，密封球磨罐，在90℃下烘干2h；

将球磨罐放入高温能量球磨机中，密封球磨机，并抽真空处理；

设置球磨转速、球磨温度和球磨时间后，启动球磨机，先从室温升温至500ˉ600℃，球磨10ˉ20h，然后再升温至700ˉ750℃，球磨10ˉ40h；

关闭球磨机，冷却至室温后取出球磨罐，得到Ni₃Al金属间化合物粉末。

进一步地，所述镍粉粒度为45-50μm，纯度≥99.5％，所述铝粉粒度为70-80μm，纯度≥99％。

进一步地，所述磨球与原料的质量比为15:1-30:1，且磨球的总体积不超过罐容积三分之一。

进一步地，所述磨球包括直径为15mm的磨球、直径为12mm的磨球和直径为8mm的磨球，直径为15mm的磨球、直径为12mm的磨球和直径为8mm 的磨球三者之间的质量比为为7:7:8或6:6:7。

进一步地，所述球磨机启动后的转速为40-60r/min。