[其他]颗粒状金属的组合物

说明书

本发明涉及颗粒状的组合物，其中颗粒具有连续的金属相，例如铝合金。

欧洲专利申请说明书EPA105595介绍了含有许多Cr、Zr和Mn元素的铝合金。熔融合金通过快速冷却，例如用喷雾或喷溅浇铸产生颗粒状的固体，其中大部分的合金添加剂保持在固溶体内。用粉末冶金工艺可以将此材料压实成一种产品，该产品可以在300℃至500℃的温度范围内时效硬化，并且在150℃至450℃长时间保持产品的强度。

欧洲专利申请说明书EPA128260介绍了采用金属蒸汽制造小于10微米的组合物颗粒的技术。

英国专利GB2115014介绍了熔融金属液滴与细粒耐火材料结合制造块状（即不是颗粒）产品的方法。

联邦德国专利DE2124199介绍了制造金属粉末的喷雾方法，其颗粒表面涂有细粒的耐火材料。

欧洲专利申请说明书EPA147769介绍了用物理方法合金化制造具有细粒耐火材料的铝合金颗粒状组合物的方法。

英国专利GB1548616是有关制造喷雾沉积预制坯的专利系列之一，由此预制坯通过例如锻造、压制或机械加工可以生产精密尺寸的制品。用高速气流雾化熔融金属合金流，并且把所得到的热金属颗粒雾射向成形的收集表面而形成凝固的沉积物。该专利介绍了一部分颗粒如何未能射中靶子，而聚积成过喷材料的粉末或团块，它们既不便于回收，而且不言而喻，也不能用于别的用途。

欧洲专利申请说明书EPA198607介绍了制造金属基体组合物的方法，它包括以下的步骤：用相当冷的气体射向熔融金属流，使熔融金属流雾化而形成热金属颗粒的雾;向该金属流或雾导入不同金属成分材料的细固体颗粒;以及以凝固于收集表面的形态沉积具有上述细颗粒掺入其中的金属。细颗粒材料提高了金属基体的物理性能和机械性能。金属可以是铝，颗粒材料可以是SiC。

当按欧洲专利申请说明书EPA198607的方法操作时，通常有部分的金属颗粒不沉积在收集表面上，并且在下游聚积成粉末或团块。本发明基于如下有关过喷的观察，当细碎的耐火材料导入熔融金属流或雾时，发现耐火材料不仅存在于收集表面上形成的凝固沉积物内，而且也夹杂在过喷的金属中。该耐火材料存在于过度喷涂中，不仅在凝固的金属颗粒表面上，而且相当均匀地分布在颗粒的内部。这种观察结果是意想不到的，以前没有认识到耐火材料在沉积到收集表面之前竟会与熔融的金属雾结合在一起。实际上，上述现有技术从未指出会发生此种结合现象。

本发明提供了由熔融金属滴与细粒耐火材料结合制成的颗粒状组合物，其中颗粒含有连续的金属相，以及溶合在连续相内的耐火材料的弥散相。

当金属是铝合金时，本发明具有特别的重要性，因为雾化熔融铝合金的技术发展得相当好。但是本发明也适用于能够喷雾呈熔融滴状的其他一些材料，例如，钢、镍、钴、铜、钛和镁。

由熔融金属滴与细粒耐火材料结合制造了颗粒状组合物。甚至当在惰性气氛中进行喷雾浇铸时，就铝合金而论，产生的颗粒必然至少具有薄的氧化物覆盖在它们的表面上。如果不在细粒耐火材料中故意添加氧化物的夹杂物，则颗粒中通常不会含有任何内在的氧化物夹杂物。相反，由物理方法合金化制造的铝合金颗粒状组合物却必然含有内在的氧化物夹杂物。

组合物的颗粒一般具有10至500微米范围的粒径，最好有20至80微米的平均直径。正如在该技术领域中所知的，当用喷雾浇铸形成颗粒时，可以通过控制雾化的条件控制颗粒的直径。虽然颗粒可以是压平的，例如，喷溅浇铸的结果，但是组合物的颗粒最理想的是球状的。

耐火材料可以是熔点比该金属高的别的金属，但是最理想的是氧化物、硼化物、碳化物或氮化物。众所周知，就这一类陶瓷材料而言，其中一些称之为难熔金属，并且最好的实例包括SiC、Al₂O₃、MgO、TiC和碳化硼。这些耐火材料最好以颗粒状态使用，颗粒的平均直径小于50微米，直至亚微米尺寸。5至20微米的颗粒往往便于使用。

在组合物颗粒中，弥散相和连续相最好分别为0.5至50%和99.5至50%的体积浓度。尤其在使用10至30%的体积浓度时，高强度高模量的难熔粉末能赋与组合物相当大的强化和模量性能。

基体金属可以是含有一种或多种普通时效硬化成分和固溶强化成分的铝合金，例如Zn、Mg、An、Si、Li，并且为了达到晶粒细化目的也可任意含有一种或多种过渡金属元素。