15,配料完成后装入不锈钢球磨罐中，在高能行星式球磨机上以300 r/min的转速球磨20h， 制备纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体浆液，将制备得到的Fe-Al-Mn-Zr复合粉体浆液进行真空 干燥，制得纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体； b. Fe-Al-Mn-Zr合金成型：采用万能通用压机施加250MPa的成型压制力，将在所述步 骤a中制备的纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体压制成块状，然后采用真空双管烧结加热炉，在 烧结炉内氢气还原保护性气氛下进行烧结，其工艺参数为:温度为900°C，烧结保温时间为 4h，降温梯度为炉冷。氢气的流量为150mL/min。完成烧结后再降温后，最后得到Fe-Al-Mn-Zr合金块材。
[0012] 将获得的Fe-Al-Mn-Zr合金块材进行性能测试及物相分析，实验检测结果参见表 1〇
[0013] 实施例四： 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-Mn-Zr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、碳粉按质量比为 63:5:25:0.6，再加入4wt. %的纳米锆粉，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，在高能行星式球磨机上以300 r/min的转速球磨20h， 制备纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体浆液，将制备得到的Fe-Al-Mn-Zr复合粉体浆液进行真空 干燥，制得纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体； b. Fe-Al-Mn-Zr合金成型：采用万能通用压机施加250MPa的成型压制力，将在所述步 骤a中制备的纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体压制成块状，然后采用真空双管烧结加热炉，在 烧结炉内氢气还原保护性气氛下进行烧结，其工艺参数为:温度为900°C，烧结保温时间为5 h，降温梯度为炉冷。氢气的流量为150mL/min。完成烧结后再降温后，最后得到Fe-Al-Mn-Zr 合金块材。
[0014] 将获得的Fe-Al-Mn-Zr合金块材进行性能测试及物相分析，实验检测结果参见表 1〇
[0015] 实施例五： 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-Mn-Zr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、碳粉按质量比为 63:5:25:0.6，再加入4wt. %的纳米锆粉，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，在高能行星式球磨机上以350 r/min的转速球磨20h， 制备纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体浆液，将制备得到的Fe-Al-Mn-Zr复合粉体浆液进行真空 干燥，制得纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体； b. Fe-Al-Mn-Zr合金成型：采用万能通用压机施加350MPa的成型压制力，将在所述步 骤a中制备的纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体压制成块状，然后采用真空双管烧结加热炉，在 烧结炉内氢气还原保护性气氛下进行烧结，其工艺参数为:温度为1000°C，烧结保温时间为 5 h，降温梯度为炉冷。氢气的流量为150mL/min。完成烧结后再降温后，最后得到Fe-Al-Mn-Zr合金块材。
[0016] 将获得的Fe-Al-Mn-Zr合金块材进行性能测试及物相分析，实验检测结果参见表 1〇
[0017] 材料性能实验分析： 对在上述实施例中制备的Fe-Al-Mn-Zr合金块材进行物相分析，Fe-Al-Mn-Zr合金的性 能测试结果如表1所示，通过纳米粉体合金化得到的Fe-Al-Mn-Zr合金组织得到了明显细 化，有效减少了合金的裂纹和缺陷。
[0018] 对获得的Fe-Al-Mn-Zr合金进行电化学性能测试，结果列于表1中。
[0019]通过实验分析证明，利用本发明上述实施例技术制备的Fe-Al-Mn-Zr合金，具有很 强的耐腐蚀性能和比强度，且原料成本相对低廉，适合高质量钢产品生产。
[0020] 本发明上述实施例利用纳米粉体制备Fe-Al-Mn-Zr合金，将纳米级Fe-Al-Mn-Zr复 合粉体挤压成块状，在还原保护性气氛下实现Fe-Al-Mn-Zr合金化，得到Fe-Al-Mn-Zr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-Zr合金的晶粒得到细化，有效提高该合金的耐蚀性能和强度； 还能通过微量的稀土元素锆的加入使所得的Fe-Al-Mn-Zr合金的强度和硬度得到极大的提 尚。
[0021]本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化， 凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等 效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明Fe-Al-Mn-Zr合金的制备方 法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种Fe-Al-Mn-Zr合金的制备方法，其特征在于，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 锆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，或者同时在球磨罐中 的纳米复合粉体原料中再加入一定量的碳粉，并加入一定量的乙醇作为分散剂，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 粉体浆液，具体工艺参数如下： 纳米复合粉体原料各组分的质量配比如下： Fe粉为63~70wt. %，A1粉为4~8wt. %，Mn粉为20~28wt. %，纳米Zr粉为2~4wt. %，C粉为0~ 1.5wt.%； 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15~2 5h; 球磨转速为250~400rpm; 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-Zr复合粉体； b. Fe-Al-Mn-Zr合金成型:将在所述步骤a中制备的纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体压制 成型，然后采用真空双管烧结加热炉，在烧结炉内还原保护性气氛下进行烧结，完成烧结后 再降温后，最后得到Fe-Al-Mn-Zr合金型材，其工艺参数如下： 烧结温度:800~1200 °C; 烧结保温时间:4~7h; 成型压制力:250~400MPa; 降温梯度:随炉冷却； 保护性气体流量:50~200mL/min。2. 根据权利要求1所述Fe-Al-Mn-Zr合金的制备方法，其特征在于:在所述步骤b中，所 述还原保护性气体是氢气。
【专利摘要】本发明公开了一种Fe-Al-Mn-Zr合金的制备方法，利用纳米粉体制备Fe-Al-Mn-Zr合金，将纳米级Fe-Al-Mn-Zr复合粉体挤压成块状，在还原保护性气氛下实现Fe-Al-Mn-Zr合金化，得到Fe-Al-Mn-Zr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-Zr合金的晶粒得到细化，有效提高该合金的耐蚀性能和强度；还能通过微量的稀土元素锆的加入使所得的Fe-Al-Mn-Zr合金的强度和硬度得到极大的提高。
【IPC分类】C22C33/02, C22C38/14, C22C38/06, C22C38/04
【公开号】CN105624537
【申请号】CN201510905971
【发明人】钟庆东, 郭炜, 赵启亮, 任帅东, 孙金虎, 李辉
【申请人】上海大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月9日