[发明专利]制造铁铝或铁三铝金属间化合物零件的方法

说明书

本发明属于粉末冶金领域，是一种制造铁铝或Fe3Al金属间化合物零件的方法。

铁-铝系金属间化合物中的铁铝(FeAl)和铁三铝(Fe3Al)化合物具有许多优良的性能，如比重轻、较高的强度和足够的韧性、良好的抗氧化性和抗蚀性等。但由于受到现有制造工艺的限制，至今并未能得到广泛的应用。

目前制造FeAl或Fe3Al金属间化合物零件的方法主要有以下三种：

1、将适量的铁和铝熔化，浇铸成FeAl或Fe3Al铸锭，再通过机械加工的方法加工成所需零件。此法由于必须要采用一系列特殊的热加工方法来消除铸造缺陷，而且后续的机械加工量大、难度较高，所以此法的工艺较复杂、成本很高。

2、首先熔化适量的铁和铝，制成FeAl或Fe3Al粉末，再采用粉末冶金的方法通过压制、烧结获得FeAl或Fe3Al胚件。此法由于是固相烧结，烧结件的致密度较低，所以还必须通过热压工艺来提高其致密度。显然，采用热压法使工艺变得较复杂，而且制造成本也较高。

3、自漫延法：将适量的铁粉和铝粉混合后压制成胚件，然后加热到一定温度，使这两种纯金属粉末间发生反应，直接生成所需的FeAl或Fe3Al金属间化合物零件。铁、铝间的反应是放热反应，其反应速度又很快，所以反应过程中的温度变化很快，使得实际操作中难于控制粉末表面吸附气体的放出，不同组织间的膨胀、收缩也不均匀。反应后所得的材料仍然存在许多空洞，而且胚件的变形也较大。所以还必需采用热压方法来消除其缺陷。

本发明的目的是提供一种工艺简单、制造成本较低的制造FeAl或Fe3Al金属间化合物零件的方法。

本发明的目的是通过如下途径来实现的：所提供的制造铁铝或铁三铝金属间化合物零件的方法是：

1>制取Fe2Al5或FeAl3或FeAl2金属化合物粉末；

2>按所需铁铝或铁三铝金属间化合物的原子比将纯铁粉与前速Fe2Al5或FeAl2或FeAl3金属化合物粉末和适量表面保护、润滑剂混合；

3>常温下将上述混合粉末压制成所需零件的压胚，

4>将上述压胚进行液相烧结，即得到所需的金属间化合物零件。

本发明根据铁-铝系金属间化合物的特点采用间接方式来制造FeAl或Fe3Al金属间化合物零件，即先选用Fe2Al5或FeAl3或FeAl2金属化合物作为中间化合物，再将其与纯铁粉混合、压制、烧结。与现有的用铁、铝直接获取FeAl或Fe3Al零件的方法相比，不但工艺简单、制造成本低，而且还有如下优点：1．原材料价格低廉。Fe2Al5、FeAl3或FeAl2金属化合物非常脆，所以可采用传统的机械方法将其铸锭破碎至细粉，当然也可采用传统的雾化法来获取它们的细粉。2．本发明利用Fe2Al5、FeAl3或FeAl2金属化合物的熔点较纯铁低，且它们的原子比又与FeAl和Fe3Al的原子比有一定差距的特点，采用了液相烧结，(在烧结温度下，Fe2Al、FeAl2或FeAl3短时熔化为液相)。因此，所获得的零件致密度很高，而且成分均匀。3．在用铁、铝获取Fe2Al5、FeAl3或FeAl2化合物粉末时大部分反应热已放出，由Fe2Al5、FeAl3或FeAl2与纯铁反应生成FeAl或Fe3Al的过程中反应热已大大减少。因此，本发明的烧结过程较平稳，容易控制(如升温速度、液相数量等)，不但保证了所需的致密度，而且可保证压胚在烧结过程中收缩均匀，从而可直接获得较精确的零件形状，大大减少了后续的机加工量。

综上所述，本发明工艺较简单、制造成本较低，且可获得高质量的零件，为FeAl和Fe3Al金属间化合物的广泛应用开辟了新的途径。另外，本发明所提供的间接法还可应用于其它一些金属间化合物零件的制造。如：镍-铝系，可选用Ni2AL3粉与Ni粉混合制造Ni3AL或NiAL零件；钼-硅系、铁-硅系也可采用类似的方法。

实例一

制造FeAl3金属间化合物的圆柱形零件，其直径和高度均为30mm，要求铝的原子百分比为28％(Fe3Al的原子百分比可在一定范围内变化)。

1>将铁、铝熔化后制成Fe2Al5铸锭，(根据需要熔化时也可加入少量的Mo、Cr、B等合金元素)；

2>破碎Fe2Al5铸锭，并进行球磨，得到粒度小于15μm的Fe2Al5细粉；

3>将纯铁粉与上述Fe2Al5粉和适量的表面保护、润滑剂混合，其中纯铁粉与Fe2Al5粉的重量比为71∶29；表面保护、润滑剂选石蜡，其量约为总重量的0.6％。