[发明专利]一种纳米二氧化铪强化NiAl复合材料的制备方法

说明书

一种纳米二氧化铪强化NiAl复合材料的制备方法，它涉及一种NiAl复合材料的制备方法。本发明的目的是为了解决现有NiAl金属间化合物存在高温强度和低温塑性不足的问题。方法：一、将金属Ni粉末、金属Al粉末和金属Hf粉末和钴铬15球混合；二、向混粉桶中通入氧气，再将混粉桶放到滚筒式球磨机上混粉；三、向均匀的混合粉末施加压力；四、放电等离子烧结；五、降温，得到NiAl‑HfO₂复合材料。本发明解决了NiAl金属间化合物存在高温强度和低温塑性不足的问题，可获得成形良好、力学性能优良的NiAl‑HfO₂复合物，较纯NiAl有较大提高。本发明可获得一种纳米HfO₂强化NiAl复合材料。

技术领域

本发明涉及一种NiAl复合材料的制备方法。

背景技术

随着航空航天技术的发展，人们对燃气涡轮发动机的性能有了更高的要求，高推重比、高增压比和高涡轮前温度的三高要求对高温结构材料的要求更加苛刻。与传统金属相比，金属间化合物中的共价键使得原子间的结合力增强，从而化学键相当稳定。因此金属间化合物具有熔点高、抗磨损、抗氧化性能优异等优点，是介于高温合金和陶瓷之间最有前景的高温结构材料之一。由于低密度、高熔点、高杨氏模量、大导热系数和良好的高温抗氧化/耐腐蚀性，NiAl金属间化合物被认为是有望替代镍基高温合金的高温结构材料。

放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)工艺是将金属等粉末装入石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制压力施加于烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却完成制取高性能材料的一种新的粉末冶金烧结技术。放电等离子烧结具有在加压过程中烧结的特点，脉冲电流产生的等离子体及烧结过程中的加压有利于降低粉末的烧结温度。同时低电压、高电流的特征，能使粉末快速烧结致密。

但是NiAl金属间化合物存在高温强度和低温塑性不足的问题，阻碍了其结构应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有NiAl金属间化合物存在高温强度和低温塑性不足的问题，而提供一种纳米二氧化铪强化NiAl复合材料的制备方法。

一种纳米二氧化铪强化NiAl复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、在真空手套箱中称取金属Ni粉末、金属Al粉末和金属Hf粉末，得到混合金属粉末；将混合金属粉末放入混粉桶中，再加入钴铬15球；

步骤一中所述的金属Ni粉末、金属Al粉末和金属Hf粉末的质量比为2.175:1:(0.06～0.36)；

步骤一中所述的钴铬15球与混合金属粉末的质量比为(2.5～3.5):1；

二、将混粉桶从真空手套箱中取出，再向混粉桶中通入氧气，再将混粉桶放到滚筒式球磨机上混粉，得到均匀的混合粉末；

步骤二中混粉时滚筒式球磨机的转速为300r/min～500r/min，混粉的时间为6h～12h；

步骤二中所述的氧气与混粉桶中金属Hf粉末的摩尔比为1:1；

三、首先将均匀的混合粉末转入高强石墨模具中，然后向均匀的混合粉末施加压力并保压，最后将高强石墨模具放入放电等离子烧结炉中；

步骤三中所述的压力为5MPa～20MPa，保压时间为1min～5min；

四、首先将放电等离子烧结炉抽真空后通电加热，然后以50℃/min～100℃/min的升温速率升温至500℃～600℃，再在500℃～600℃下保温5min～10min，再以50℃/min～100℃/min的升温速率从500℃～600℃升温至1200℃～1400℃，再在1200℃～1400℃和压力为30MPa～50MPa的条件下保温20min～60min；