[发明专利]一种采用铝热－快速凝固工艺制备TaC－FeNiCr复合材料的方法及其装置

摘要

本发明公开了采用铝热－快速凝固工艺制备TaC－FeNiCr复合材料的方法及其装置，经铝热－快速凝固工艺制备得到的TaC－FeNiCr复合材料中金属合金基体材料FeNiCr的重量百分比为70～97，碳化物增强体材料TaC的重量百分比为3～30；其装置由水冷铜模、电源装置和反应容器组成，反应容器安装在水冷铜模上，钨丝与电源装置正负极连接，保温材料填充在石墨管与壳体之间，石墨管的另一端端口设有铝箔，水冷铜模的冷却水循环腔是S形，成型腔是漏斗形。本发明是将铝热法与快速凝固工艺结合起来，把铝热反应得到的熔体产物直接注入到铜模中，利用铜金属导热系数高的特性来实现熔体产物的快速冷却、凝固，从而得到组织均匀、晶粒细小的TaC增强金属复合材料。

主权项

1、一种采用铝热-快速凝固工艺制备TaC-FeNiCr复合材料的方法，其特征在于包括有以下步骤：(A)称取适量的金属氧化物、碳粉和铝粉在常温下混合均匀后制得铝热-快速凝固原材料(3)，并将原材料(3)装入铝热-快速凝固装置的石墨管(201)内；原材料(3)中有50～83wt％金属氧化物、1～10wt％碳粉和16～40wt％铝粉；(B)调节冷却水循环腔(101)内的水流速度为0.3～0.5m3/min，调节电源装置输出电压10～36V，输出功率1800～2500W；(C)打开电源装置上的开关，钨丝(205)点火，在石墨管(201)内产生1800～2500℃的高温条件下原材料(3)被点燃；在高温条件下上述(A)步骤中称取的金属氧化物被铝Al还原，产生氧化还原反应，获得TaC、Fe、Ni、Cr和Al2O3混合熔体；在氧化还原反应中，上述混合熔体中的Al2O3浮于金属和碳化物混合熔体的上部，在重力的作用下，所述金属和碳化物混合熔体熔穿铝箔(203)后流入水冷铜模(1)的成型腔(102)内，快速冷却凝固成TaC-FeNiCr复合材料。