Fe-Al-Mn-Si合金的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种高温合金材料的制备方法，特别是涉及一种铁招猛娃合金的制备方法，应用于粉末冶金技术领域。
【背景技术】
[0002]20世纪70年代初期机械合金化技术首先被用于制备弥散强化高温合金，除了制备高温合金外，机械合金化技术还被广泛应用于制备结构材料。1975年Jangg等人提出了 “反应球磨”的类似方法，即通过一起球磨化学添加物与金属粉末，诱发低温化学反应，生成了分布均匀的弥散粒子。
[0003]采用机械合金化技术制备的弥散强化铜合金具有优异的力学性能，机械合金化弥散铜合金可以替代内氧化法制备的弥散强化铜合金，是理想的引线框和电极材料。近年来，机械合金化弥散强化钛合金、镍合金和钼合金以及机械合金化弥散强化金属间化合物的研究日益增多，估计将有更多的新型弥散强化材料问世。
[0004]粉末冶金的方法其实由来已久，人类早期采用机械粉碎法制得金、银、铜和青铜的粉末，用作陶器等的装饰涂料。粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织，也可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，还能实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。
[0005]金属发生腐蚀是一种自然普遍存在的现象，腐蚀给金属材料带来的直接损失是非常巨大的。铁铝锰硅合金常用于柴油机废气涡轮增压器的涡轮、镇静钢和热处理炉上进行使用，是在高温、高速和燃气腐蚀工况下运转的，是增压器的关键部件。硅在铁铝锰合金中可明显提高材料的耐蚀性能，其原因可能是硅在铁合金中形成硅金属间化合物，但现有的铁铝锰硅合金的制备方法制备的高温合金材料中存在较多杂质和夹杂，影响材料的耐腐蚀和耐热性能，所制备的材料还不能满足复杂工况的使用要求。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种Fe-Al-Mn-Si合金的制备方法，综合了纳米技术、粉体压制与烧结技术和粉末冶金技术的优势，通过机械研磨法制备纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体，将该纳米粉体挤压成块状，采用真空双管加热炉在氢气气氛下实现Fe-Al-Mn-Si合金化，得到Fe-Al-Mn-Si块状合金。烧结时还原性气体的使用有效就降低了粉末的氧化，减少其他氧化物杂质的产生，运用纳米技术制备的Fe-Al-Mn-Si合金的晶粒得到细化，同时所得的Fe-Al-Mn-Si合金的耐蚀性能、比强度和耐热性能得到极大的提高。本发明制备Fe-Al-Mn-Si合金的方法是一种操作简单、得到合金具有耐蚀性高、耐热性高的方法。
[0007]为达到上述发明创造目的，采用下述技术方案:
一种Fe-Al -Mn-S i合金的制备方法，包括如下步骤: a.纳米复合粉体的制备:采用机械球磨法，对实验原料还原铁粉、铝粉、锰粉以及纳米硅粉按一定质量比均匀混合配制纳米复合粉体原料后放入球磨罐中，加入乙醇作为分散剂，采用硬脂酸作为球磨介质，将罐内抽真空后再充入氩气，然后通过一定时间的球磨来制备纳米复合粉体楽液，具体工艺参数如下:
纳米复合粉体原料各组分的质量配比Fe: Al: Mn: Si为65:8:26:1；
乙醇和纳米复合粉体原料的液固质量比为85:15；
球磨时间为15?25h ；球磨时间优选为15?20h ；
球磨转速为250?350rpm;球磨转速优选为250?300rp ；
球磨结束后，取出球磨后制备的纳米复合粉体浆液，并置于真空干燥箱内干燥，并最终制得纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体；
b.Fe-Al-Mn-Si合金成型:将在所述步骤a中制备的纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体压制成型，然后采用真空双管加热炉，在氢气气氛下进行烧结，完成烧结后再降温后，最后得到Fe-Al-Mn-Si合金型材，优选将在所述步骤a中制备的纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体压制块状、条状或片状，其工艺参数如下:
烧结温度:700?1200 °C;
烧结保温时间:4~7h ；
成型压制力:250~400MPa ；
降温梯度:随炉冷却；
氣气流量:50~150mL/min。
[0008]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
1.本发明利用纳米粉体制备Fe-Al-Mn-Si合金的处理新技术，将纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体挤压成块状，在氢气气氛下较低温度范围内实现Fe-Al-Mn-Si合金化，得到Fe-Al-Mn-Si块状合金；
2.本发明运用纳米技术不仅能够制备得到晶粒细化的Fe-Al-Mn-Si合金，且该合金的耐蚀性、比强度和耐热性得到极大的提高；
3.本发明运用氢气气氛能够使在机械混合过程中生成氧化物的粉末原位还原并合金化，这样有效防止了在Fe-Al-Mn-Si合金化过程中产品的氧化，避免杂质产生；
4.本发明运用烧结炉技术也能大幅度降低合金化Fe-Al-Mn-Si的温度，从而实现大幅降低Fe-Al-Mn-Si合金生产的成本。
【具体实施方式】
[0009]本发明的优选实施例详述如下:
实施例一:
在本实施例中，一种Fe-Al-Mn-Si合金的制备方法，包括如下步骤:
a.纳米复合粉体的制备:取在无水乙醇介质中，加入铁粉、铝粉、锰粉及纳米硅粉按质量比为65:8:26:1,调整乙醇和纳米复合粉体原料的液固质量比为85:15,配料完成后装入不锈钢球磨罐中，在高能球磨机上以250r/min的转速球磨15h，制备纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体楽液，将制备得到的Fe-Al-Mn-Si复合粉体楽液进行真空干燥，制得纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体； b.Fe-Al-Mn-Si合金成型:将在所述步骤a中制备的纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体压制成块状，然后采用真空双管烧结加热炉，然后在烧结炉内氢气气氛下低温度范围内进行烧结，其工艺参数为:温度为7000C，保温时间为4h，压制力为250MPa，降温梯度为炉冷。氢气的流量为120mL/min。完成烧结后再降温后，最后得到Fe-Al-Mn-Si合金块材。
[0010]将获得的Fe-Al-Mn-Si合金块材进行性能测试及物相分析，实验检测结果参见表
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[0011]实施例二:
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于:
在本实施例中,Fe-Al-Mn-Si合金的制备方法，包括如下步骤:
a.纳米复合粉体的制备:取在无水乙醇介质中，加入铁粉、铝粉、锰粉及纳米硅粉按质量比为65:8:26:1,调整乙醇和纳米复合粉体原料的液固质量比为85:15,配料完成后装入不锈钢球磨罐中，在高能球磨机上以300r/min的转速球磨15h，制备纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体楽液，将制备得到的Fe-Al-Mn-Si复合粉体楽液进行真空干燥，制得纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体；
b.Fe-Al-Mn-Si合金成型:将在所述步骤a中制备的纳米级Fe-Al-Mn-Si复合粉体压制成块状，然后采用真空双管烧结加热炉，然后在烧结炉内氢气气氛下低温度范围内进行烧结，其工艺参数为:温度为7000C，保温时间为4h，压制力为250MPa，降温梯度为炉冷。氢气的流量为120mL/min。完成烧结后再降温后，最后得到Fe-Al-Mn-Si合金块材。
[0012]将获得的Fe-Al-Mn-Si合金块材进行性能测试及物相分析，实验检测结果参见表
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[0013]实施例三:
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于:
在本实施例中,Fe-Al-